Sales una mañana cualquiera de casa, te sientas en el coche y colocas el móvil. De inmediato programas el GPS para que te lleve a tu destino, pero ¿sabes realmente qué es y como funciona?. En esta nueva entrega de El Rincón del Ingeniero te explicamos todos sus detalles.

Del mismo modo que numerosos avances tecnológicos, la tecnología detrás del GPS tiene su origen en una primera aplicación militar como sucedió, por ejemplo, con la creación de Internet. El sistema GPS es un sistema de posicionamiento por satélites para la navegación y, de este modo, es posible obtener también las variables ligadas al movimiento (velocidad, aceleración…). Para ello, podemos dividir este sistema en tres segmentos: segmento espacial, segmento de control y segmento de los usuarios.

Segmentos del sistema GPS

 El segmento espacial está compuesto por 24 satélites activos desde 1993 y que emiten señales dirigidas a la Tierra, aunque es habitual que haya más satélites en órbita para sustituir a alguno de los actuales o bien en reserva. Estos satélites están distribuídos en 6 planos orbitales elípticos y con 4 satélites por plano, a una altura de 20200 km. Esta constelación de satélites está diseñada para que desde cualquier punto de la superficie terrestre sean visibles entre 5 y 11 satélites, permitiendo entonces un funcionamiento óptimo del GPS.

gps planos orbitales constelacion

Como curiosidades, los satélites cuentan con 4 relojes atómicos (2 de cesio y 2 de rubidio) para garantizar su precisión, la vida útil es de apenas 7 años y tardan en dar la vuelta a la Tierra 12 horas, mientras que su período orbital es de 24 horas.

El segmento de control está compuesto por 5 estaciones distribuidas en la superficie terrestre que aseguran el control y la supervisión de los satélites, así como el funcionamiento de los receptores de GPS. La localización de las estaciones es la siguiente:

segmento de control gps estaciones

Cada satélite puede funcionar por si mismo y sin grandes errores durante al menos 15 días, pero cada 8 horas se efectúan pequeñas correcciones tanto a su posición como a su reloj si fuera necesario.

Por último, el segmento de los usuarios está compuesto por todos los receptores de GPS que captan las señales enviadas por los satélites para poder determinar así las variables de navegación, por ejemplo, nuestro smartphone cuenta con un recpector GPS.

Servicios

Al tener un origen militar, el sistema de GPS cuenta con dos servicios de posicionamiento diferentes. Por un lado tenemos el servicio SPS (Standard Positioning Service), que sería el que utilizamos cada uno de nosotros de forma habitual y en cualquier parte del mundo. La precisión de este tipo de servicio se sitúa entre los 5 y los 30 metros y de 340 nanosegundos, lo que es más que suficiente para un uso normal. Además, parece que cada vez hay más pretensión de aumentar poco a poco la precisión, especialmente en entornos urbanos.

Por el otro lado tenemos el servicio PPS (Precise Positioning Service) que sirve para fines principalmente militares y para el que se necesita autorización y equipamiento específico. Este servicio es altamente controlado por el Departamento de Defensa de EE.UU. y cuenta con una precisión de 1 a 3 metros, lo que lo convierte en un herramienta espectacular y potencialmente peligrosa en las manos inadecuadas.

GPS Diferencial

El sistema GPS Diferencial permite eliminar la mayoría de los errores de tiempo y posicionamiento, así como aumentar la precisión hasta 1 metro en las cercanías de una estación. Para ello, se calcula el error en una estación fija o a pequeña velocidad, pues posición es perfectamente conocida. Como los errores de las estaciones están correlacionados con los errores de los receptores en el entorno, es posible enviar estos datos para corregir los datos enviados por el sistema de satélites GPS.

gps diferencial

A-GPS

Cada vez es más común ver en las especificaciones de cualquier gadget las siglas A-GPS en vez del GPS habitual. Este nuevo sistema es una pequeña evolución del sistema GPS estándar que soluciona los dos principales problemas de cara al usuario, permitiendo un inicio más rápido. De esta forma, nuestro dispositivo se conectará a un servidor (a través de la red móvil o por WiFi) para obtener los datos de nuestra posición aproximada y de la posición de los satélites, acelerando significativamente el tiempo de la primera conexión.

a-gps gps

GLONASS, Galileo, Beidou

Del mismo modo que el A-GPS, también es cada vez más habitual ver el GLONASS entre las especificaciones de nuestro dispositivo. El GLONASS es, simplemente, la alternativa del gobierno ruso al GPS, del mismo modo que la unión Europea tiene el proyecto del Sistema Galileo o China tiene Beidou. Por tanto, está claro el hecho de tener diferentes alternativas es siempre una ventaja de cara al consumidor ante cualquier problema que pudiera surgir en el sistema GPS, pero parece difícil que este sistema deje de ser el estándar en los próximos años.

 

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