GPS es el acrónimo de Global Positioning System (sistema de posicionamiento global), un sistema formado por una constelación de 24 satélites, llamados NAVSTAR, y 5 estaciones repartidas por la superficie terrestre.

Estos satélites se encuentran en órbitas situadas a 10.900 millas náuticas (20.200 km, aproximadamente) y realizan una circunvalación a la Tierra cada 12 horas. De los 24 en funcionamiento, 21 se encuentran en servicio, mientras que los otros 3 están de reserva. Cada uno de estos satélites emite de manera continua una señal indicando su posición y la hora de sus relojes atómicos.

Las estaciones de tierra se encuentran repartidas en cinco puntos del globo: Hawai, Isla de Ascensión, Diego García, Atolón de Kwajalein y Colorado Springs. Estas estaciones se encargan de vigilar el estado operativo de los satélites y su correcta posición en el espacio. Una de las estaciones cumple las funciones de estación principal y transmite las correcciones a los satélites.

Gracias a este sistema, un usuario puede determinar con muy poco margen de error su posición en la esfera terrestre y la altitud sobre el nivel del mar en las que se encuentra.

Para poder disfrutar de este sistema, el usuario únicamente debe disponer de un receptor GPS. Actualmente existe una gran variedad de GPS en el mercado y hoy en día podemos disponer de un receptor GPS a partir de unos 1,500.00 pesos.

Algo de historia

A comienzos de los años 60, la armada y la fuerza aérea norteamericanas decidieron crear un sistema de localización para su armamento, especialmente el nuclear. Este sistema debía ser muy preciso, estar disponible de manera continua, no verse afectado por las condiciones atmosféricas, funcionar en cualquier lugar del globo y a muy bajo costo.

Tras realizar inversiones multimillonarias (14.000 millones de dólares hasta 1994), investigar diversos proyectos previos y diseñar los satélites que integrarían el sistema, en 1989 se lanzaron los primeros satélites que formaban el sistema. El lanzamiento de los satélites originales prosiguió hasta 1994, cuando se lanzó el 24º satélite del sistema. Estos primeros satélites fueron fabricados por la empresa norteamericana Rockwell.

Como sistema diseñado para la guerra, no fue hasta la guerra del Golfo Pérsico, en 1991 cuando el sistema se sometió a situación de combate. El GPS cumplió su papel a la perfección. De hecho, en alguna ocasión algún general llegó a comentar que, junto con la visión nocturna, el GPS fue el elemento de equipamiento relevante en esta guerra.

Afortunadamente, el uso del GPS no es exclusivo del ejército norteamericano. Tras un incidente internacional ocasionado en 1983, el entonces presidente de los EE.UU., Ronald Reagan, anunció que el GPS también estaría disponible para la comunidad civil internacional, si bien el sistema tendría una precisión inferior a la que gozaba el ejército norteamericano. En 2000, Bill Clinton eliminó esta restricción y actualmente se logran precisiones de hasta 15 metros en usos civiles. A pesar de ello, y dado que el sistema está bajo el control, entre otros, del Departamento de Defensa norteamericano,  los receptores no pueden ser capaces de funcionar a más de 18.000 metros de altitud ni a más de 900 nudos (1.667 km/hora) de velocidad. Además, el servicio puede verse sometido a restricciones temporales.

Cómo funciona el GPS

Como ya se ha mencionado en el primer capítulo, el sistema está formado por 24 satélites y cinco estaciones terrestres, además del receptor del usuario. Estos satélites, a partir de la información incluida en ellos y la que reciben de las estaciones, generan una señal que transmiten a los receptores. Una vez los receptores reciben esta señal, calculan la posición.

La base para determinar la posición de un receptor GPS es la trilateración a partir de la referencia proporcionada por los satélites en el espacio. Para llevar a cabo el proceso de trilateración, el receptor GPS calcula la distancia hasta el satélite midiendo el tiempo que tarda la señal en llegar hasta él. Para ello, el GPS necesita un sistema muy preciso para medir el tiempo. Además, es preciso conocer la posición exacta del satélite. Finalmente, la señal recibida debe corregirse para eliminar los retardos ocasionados.

Una vez que el receptor GPS recibe la posición de al menos cuatro satélites y conoce su distancia hasta cada uno de ellos, puede determinar su posición superponiendo las esferas imaginarias que generan.

Podemos comprender mejor esta explicación con un ejemplo. Imaginemos que nos encontramos a 21.000 km de un primer satélite. Esta distancia nos indica que podemos encontrarnos en cualquier punto de la superficie de una esfera imaginaria de 21.000 km de radio. Ahora, imaginemos que nos encontramos a 24.000 km de un segundo satélite. De este modo, también nos encontramos en cualquier punto de la superficie de esta segunda esfera imaginaria de 24.000 km de radio. La intersección de estas dos esferas generará un círculo que disminuirá las posibilidades de situar nuestra posición. Por otro lado, imaginemos que un tercer satélite se encuentra a 26.000 km. Ahora nuestras posibilidades de posición se reducen a dos puntos, aquellos donde se unen la tercera esfera y el círculo generado por las otras dos. Aunque uno de estos dos puntos seguramente dará un valor absurdo (lejos de la Tierra, por ejemplo) y puede ser rechazado sin más, necesitamos un cuarto satélite que determine cuál de ellos es el correcto, si bien no es necesario por la razón anteriormente mencionada. A pesar de su aparente falta de utilidad, este cuarto satélite tendrá una función crucial en la medición de nuestra posición.

Aplicaciones del GPS

Ya hemos visto cómo funciona el GPS y cuál es su función principal: conocer nuestra posición.

Aunque conocer nuestra posición pueda parecer algo trivial, cada vez más se está convirtiendo en un aspecto casi imprescindible en muchos campos, ya sean profesionales o lúdicos. A grandes rasgos, podemos dividir los campos de aplicación en cinco.

Posicionamiento: la aplicación más obvia del GPS es la de determinar una posición o localización. El GPS es el primer sistema que permite determinar con un error mínimo nuestra posición en cualquier lugar del planeta y bajo cualquier circunstancia climatica.

Navegación: dado que podemos calcular posiciones en cualquier momento y de manera repetida, conocidos dos puntos podemos determinar un recorrido o, a partir de dos puntos conocidos, determinar la mejor ruta entre ellos dos.

Seguimiento: mediante la adaptación del GPS a sistemas de comunicación, un vehículo o persona puede comunicar su posición a una central de seguimiento.

Topografía: gracias a la precisión del sistema, los topógrafos cuentan con una herramienta muy útil para la determinación de puntos de referencia, accidentes geográficos o infraestructuras, entre otros, lo que permite disponer de información topográfica precisa, sin errores y fácilmente actualizable.

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