GPS son las siglas de Global Positioning System o Sistema de Posicionamiento Global en español, el cual se define como una red de satélites orbitando alrededor de la Tierra y que nos permiten obtener ubicación, velocidad y sincronización de tiempo.
Hoy en día el GPS está en todas partes, lo puedes encontrar en tu automóvil, tu smartphone o incluso tu reloj, ayudante a saber donde estás y/o cómo llegar de un lugar a otro.
¿Qué es el GPS y cómo funciona?
El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un sistema de navegación una constelación de 24 satélites distribuidos en seis planos orbitales centrados en la Tierra, cada uno con cuatro satélites, que orbitan a 20.000 km sobre la Tierra y viajan a una velocidad de 14.000 km/h.
Si bien en la práctica solo necesitamos de tres satélites para producir una ubicación en la superficie terrestre, se utiliza generalmente un cuarto satélite calcular la altitud del dispositivo y por supuesto para validar la información de los otros tres.
¿Cómo se compone el GPS?
El GPS está compuesto de tres elementos principales diferentes, llamados segmentos, que trabajan juntos para proporcionar información de ubicación.
1. Segmento Espacial
Compuesto por los satélites que giran alrededor de la Tierra y transmiten señales a los usuarios sobre la posición geográfica y la hora del día.
2. Segmento Control
Compuesto por las estaciones de monitoreo terrestres, estaciones maestras de control y antenas terrestres.
Las actividades de control incluyen el seguimiento y la operación de los satélites en el espacio y el seguimiento de las transmisiones.
Hoy en día existen estaciones de monitoreo en casi todos los continentes del mundo, incluidos América del Norte y del Sur, África, Europa, Asia y Australia.
3. Segmento Usuarios
Compuesto por receptores y transmisores de GPS, incluidos dispositivos como relojes, teléfonos inteligentes y dispositivos telemáticos.
¿Cómo funciona la tecnología GPS?
El GPS funciona a través de una técnica llamada trilateración. Utilizada para calcular la ubicación, la velocidad y la elevación.
La trilateración recopila señales de los satélites para generar información de ubicación, lo cual muchas veces se confunde con la triangulación, la cual se usa para medir ángulos, no distancias.
Los satélites que orbitan la tierra envían señales que son leídas e interpretadas por un dispositivo GPS, situado en superficie terrestre.
Cada satélite de la red da la vuelta a la tierra dos veces al día, enviando señales únicas asociadas a parámetros orbitales y tiempo. En la práctica, cada dispositivo GPS puede leer las señales de seis o más satélites.
Cada satélite transmite una señal de microondas que es captada por un dispositivo GPS y utilizada para calcular la distancia desde el dispositivo GPS hasta el satélite, por lo que la ubicación en este punto podría situarse en cualquier parte del área de superficie de la esfera que se forma a esa distancia.
Cuando un satélite envía una señal, crea un circunferencia de radio igual a la distancia medita entre el receptor y el satélite. Cuando agregamos un segundo satélite, este crea una segunda circunferencia y la ubicación ahora se reduce a uno de los dos puntos donde ambos se cruzan.
Al añadir la información de tercer satélite, finalmente se puede determinar la ubicación del dispositivo, ya que el dispositivo se encuentra en la intersección de las tres circunferencias.
Ahora bien, como en realidad vivimos en un mundo tridimensional, esto significa que cada satélite produce en realidad una esfera y no una circunferencia, por lo que la intersección de tres esferas produce dos puntos de intersección, por lo que se elige el punto más cercano a la Tierra.
A medida que se mueve un dispositivo, el radio (distancia al satélite) cambia. Cuando el radio cambia, se producen nuevas esferas, ajustando una nueva posición.
Además, podemos usar estos datos combinados al tiempo del satélite, para determinar la velocidad, calcular la distancia a nuestro destino y el tiempo estimado de llegada.
Usos principales del sistema GPS
El GPS es una herramienta poderosa y confiable para empresas y organizaciones en muchas industrias diferentes.
Topógrafos, científicos, pilotos, capitanes de embarcaciones, socorristas y trabajadores de la minería y la agricultura son solo algunas de las personas que utilizan el GPS a diario para trabajar.
Utilizan la información del GPS para preparar levantamientos y mapas precisos, tomar medidas de tiempo precisas, rastrear la posición o la ubicación y para la navegación.
El GPS funciona en todo momento y en casi todas las condiciones climáticas:
- Ubicación: Determinar una posición.
- Navegación: Ir de un lugar a otro.
- Seguimiento: Seguimiento de objetos o movimiento personal.
- Mapeo: Creación de mapas del mundo .
- Cronometraje: Hacer posible tomar medidas de tiempo precisas.
Algunos ejemplos específicos de casos de uso de GPS incluyen:
1. Respuesta de emergencia
Durante una emergencia o un desastre natural, los primeros equipos en responder utilizarán GPS para mapear, seguir, predecir el clima y realizar un seguimiento del personal de emergencia.
2. Entretenimiento
La información del GPS puede incorporarse en juegos y actividades como Pokémon Go y Geocaching.
3. Salud y estado físico
Los relojes inteligentes y la tecnología portátil pueden realizar un seguimiento de la actividad física como la distancia recorrida, generar un registro e incluso compararlo con un grupo demográfico similar.
4. Construcción, minería y camiones todoterreno
Desde la localización de equipos hasta la medición y mejora de la asignación de activos, el GPS permite a las empresas aumentar el rendimiento de sus activos.
5. Transporte
Se puede usar un rastreador de camiones para respaldar la optimización de rutas, la eficiencia del combustible, la seguridad del conductor y el cumplimiento.
6. Otras industrias
Otras industrias donde se usa el GPS incluyen: agricultura, vehículos autónomos, ventas y servicios, militares, comunicaciones móviles, seguridad y pesca.
¿Qué tan preciso es el sistema GPS?
La precisión del dispositivo GPS depende de muchas variables, como la cantidad de satélites disponibles, la ionosfera, el entorno urbano y más.
La precisión tiende a ser mayor en áreas abiertas sin edificios altos adyacentes que puedan bloquear las señales. Este efecto se conoce como cañón urbano.
Cuando un dispositivo está rodeado de grandes edificios, como en el centro de Manhattan o Toronto, la señal del satélite primero se bloquea y luego rebota, que es lo que finalmente lee el dispositivo, dando como resultado errores de cálculo de la distancia del satélite.
Algunos factores que pueden dificultar la precisión del GPS incluyen:
1. Obstrucciones físicas
Las mediciones del tiempo de llegada pueden verse sesgadas por grandes masas sólidad como montañas, edificios, árboles y más.
2. Efectos atmosféricos
Los retrasos ionosféricos, la gran cobertura de tormentas y las tormentas solares pueden afectar la precisión de los dispositivos GPS.
3. Efemérides
El modelo orbital dentro de un satélite podría ser incorrecto o estar desactualizado, aunque actualmente es muy extraño que suceda.
4. Cálculos numéricos erróneos
Esto podría ser un factor cuando el hardware del dispositivo no ha sido diseñado según las especificaciones actualizadas.
5. Interferencia artificial
Estos incluyen dispositivos de bloqueo de GPS o falsificaciones de ubicaciones.
Una breve historia del GPS
Los seres humanos hemos practicando la navegación durante miles de años utilizando el sol, la luna, las estrellas y mucho más tarde, el sextante.
El GPS fue un avance del siglo XX en este sentido, posible gracias a la tecnología de la era espacial.
El lanzamiento del satélite Sputnik I de Rusia en 1957 abrió la posibilidad de capacidades de geolocalización y poco después, el Departamento de Defensa de EE. UU. comenzó a utilizarlo para la navegación submarina.
En 1983, el gobierno de EE. UU. puso a disposición del público el GPS, pero aun controlaba los datos disponibles e incluso la precisión máxima que podían alcanzar algunos usuarios.
No fue sino hasta el año 2000 que las empresas y el público en general obtuvieron pleno acceso al uso del GPS, lo que finalmente allanó el camino para su despliegue masivo.
Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS)
A partir de 2020, existieron dos sistemas satelitales de navegación global en pleno funcionamiento: el GPS de sincronización y alcance de la señal de navegación de EE. UU. (NAVSTAR) y el Sistema satelital de navegación global de Rusia (GLONASS).
El NAVSTAR GPS consta de 32 satélites propiedad de los EE. UU. y es el sistema de satélites más conocido y utilizado.
El GLONASS de Rusia consta de 24 satélites operativos con tres restantes como respaldo o para la realización de pruebas.
Más tarde, la Unión Europea puso en funcionamiento su propio sistema de posicionamiento denominado Galileo, mientras que China trabajo en implementar su sistema denominado BeiDou.
Recomendamos
- Cómo afrontar los riesgos más comunes asociados a la Web 3.0 y el Metaverso
- Huawei confirma operaciones de su tercer Data Center en Chile para 2023
