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Navegadores GPS

Navegadores GPS

¿Cómo funcionan los navegadores GPS?

Nuestros ancestros tenían que tomar medidas bastante extremas para no perderse. Construían complejos puntos de referencia, creaban complicados y detallados mapas y aprendían a leer las estrellas en el cielo nocturno. Hoy en día las cosas son mucho más fáciles. Por alrededor de cien euros ya podemos disponer de un dispositivo de bolsillo que te dirá exactamente donde estás en cualquier parte del mundo en cualquier momento. Mientras que tengas un navegador GPS y el cielo esté despejado, nunca te volverás a perder. ¿Cómo lo consiguen hacer? Como veremos a continuación, el llamado sistema de posición global es algo enorme, caro y dispone de un gran ingenio técnico, pero los conceptos fundamentales son bastante simples e intuitivos.

Cuando la gente habla de un GPS, normalmente se refieren a un receptor GPS. Este sistema es realmente un grupo de 27 satélites que orbitan el planeta Tierra, y donde tres de ellos están simplemente en caso de que algún otro satélite falle. El ejército norteamericano desarrollo e implementó su red de satélites como un sistema de navegación militar, pero pronto lo abrió al mundo entero. Cada uno de estar satélites circula el planeta a casi 20 mil kilómetros por hora, realizando dos rotaciones completas cada día. Las órbitas están diseñadas para que en cualquier momento y en cualquier lugar de la Tierra, haya al menos cuatro satélites “visibles” en el cielo.

El trabajo de los navegadores GPS es localizar cuatro o más satélites, averiguar la distancia de cada uno de ellos, y usar esa información para deducir su propia localización. Esta operación está basada en un simple principio básico llamado trilateración. Este sistema en un espacio de tres dimensiones puede ser algo complicado, por lo que es mejor explicarlo primero con una trilateración en dos dimensiones.

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Imagínate que estás en algún punto en España y estás totalmente perdido – por algún motivo no tienes ni idea de donde estás. Paras en una gasolinera y le preguntas a un empleado que donde te encuentras. Te dice que estás a 250 kilómetros de Madrid. Aunque nos da una referencia de donde estamos, realmente por si mismo no es particularmente útil. Podrías estar en cualquier punto en un círculo alrededor de Madrid en un radio de 250 Km. Le preguntas a otra persona y te dice que estás a 170 kilómetros de Alicante. Ahora ya estás más cerca de saber donde estás. Si combinas esta información con la que tienes de Madrid, ya tienes dos círculos que se interseccionan. Sabes que estás en alguno de estos dos puntos de intersección.

Una tercera persona te dice que estás a 423 Km de Zaragoza, por lo que puedes eliminar una de las posibilidades, porque el tercer círculo solo tendrá una intersección con uno de estos puntos. Por lo que ahora ya saber que estás en Albacete. Este mismo concepto trabaja con un espacio en tres dimensiones, pero estás usando esferas en lugar de círculos. Fundamentalmente, la trilateración en tres dimensiones no es mucho más diferente que la de dos dimensiones, pero es más complicado de visualizar. Esto hay que verlo desde la perspectiva del satélite.

Si sabes que estás a unos 10 kilómetros del satélite A, podrías estar en cualquier sitio en la superficie de una gran e imaginaria esfera con un radio de 10 Km. Si también sabes que estás a 15 Km del satélite B, puedes solapara la primera esfera con la otra gran esfera. Las esferas se intersectan en un perfecto círculo. Si sabes el punto a un tercer satélite, ya tienes una tercer esfera, la cual tienen una intersección con este círculo en dos puntos.

La Tierra en si misma puede actuar como una cuarta esfera – solo uno de los dos posibles puntos estará realmente en la superficie del planeta, por lo que puedes eliminar la del espacio. Sin embargo, los receptores generalmente buscan cuatro o más satélites para mejorar la precisión y proveer de información de altitud. Para poder hacer este simple cálculo, el receptor GPS tiene que saber dos cosas: La localización de al menos tres satélites que estén encima de ti, y la distancia entre donde estás y cada uno de los satélites. El receptor GPS averigua ambas cosas analizando la alta frecuencia y las señales de radio de baja potencia de los satélites GPS. Los dispositivos más modernos pueden tener múltiples receptores, por lo que pueden recoger señales de varios satélites de forma simultánea.

Las ondas de radio son energía electromagnética, lo cual significa que viajan a la velocidad de la luz. El receptor puede saber como de lejos ha viajado la señal calculando el tiempo que la señal ha tardado en llegar. En la siguiente parte del artículo, veremos como el receptor y el satélite trabaja juntos para poder hacer esta medida. Lo puedes ver pulsando aquí.

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