¿Sabes cómo funciona el GPS?, descúbrelo todo en este artículo

Actualmente encontramos en el mercado muchos dispositivos con tecnología Gps, que ayudan al usuario a ubicarse geográficamente en un espacio determinado, pero ¿sabes cómo funciona el Gps?, en este artículo te contamos todo sobre esta tecnología de geolocalización.

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Definición de Gps

Es un sistema que permite conocer a un usuario la velocidad, altura y localización precisas, las 24 horas del día, en cualquier punto geográfico de la tierra y bajo cualquier condición atmosférica. Su nombre viene de las iniciales en inglés de Global Positioning System lo que en español quiere decir “sistema de posicionamiento global”.

Este sistema fue diseñado y desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de Norteamérica; el Gps funciona gracias a una red, de radionavegación, formada por 24 satélites, de los cuales 21 se encuentran operativos y 3 son de respaldo. No obstante el Departamento de Seguridad de los Estados Unidos tiene más satélites de refuerzo, en caso de que alguno de los mencionados anteriormente deje de funcionar.

Estos satélites, orbitan la tierra a 20.200 km de altura, y envían información acerca de la posición de un objeto, persona, automóvil, avión, etcétera en cualquier condición climática y horario indiferente.

¿Cómo funciona?

El Gps funciona con un grupo de 24 satélites, cada uno de los satélites que conforman la constelación tiene 4 relojes atómicos; estos relojes pueden llegar a presentar un retraso de 1 segundo cada 3 millones de años, lo que los convierte en los relojes más exactos del mundo. Esto es de suma importancia, ya que el tiempo es fundamental para el cálculo de posición.

Es importante mencionar que algunas fuentes dicen que el Gps funciona con una red de 31 satélites, sin embargo, para que el Gps funcione correctamente necesita únicamente 24 satélites, lo que quiere decir que los 7 restantes son satélites de reserva en caso de que alguno de la red principal deje de funcionar.

Estos satélites de reserva funcionan en lo que se denomina “alta disponibilidad”, es decir si eventualmente alguno falla un satélite que cumple la función de espejo, se activa de inmediato.

Para que el Gps pueda aportar los datos de posición y altura, precisa tener la cobertura de cuatro satélites, que actuarán de la siguiente forma: 3 calculan la situación y el restante sirve para calcular la altura.

Estos satélites emiten dos señales cada uno; una señal sirve de matriz y a la otra le corresponde corregir las desviaciones en la ionósfera. El artefacto que tiene el usuario calcula el tiempo que tarda en viajar la señal desde el satélite, hasta la antena receptora del equipo, para lograr esto de forma exitosa, ambos deberán estar sincronizados.

El tiempo resultante de ese cálculo, se multiplica por la velocidad de propagación de las ondas de luz en la atmósfera, para calcular la distancia existente entre el artefacto y cada uno de los satélites de la constelación. Esto permitirá conocer la posición exacta del emisor y la distancia que existe entre este y el usuario.

Sincronización

El Gps funciona gracias a la perfecta sincronización de la red de satélites. Esta sincronización está a cargo de unas estaciones de las fuerzas aéreas estadounidenses. En dichas estaciones se mantienen los satélites en la hora correcta de acuerdo a registros de un reloj atómico, además de monitorizar la posición individual de  cada uno de los satélites, con el fin de mantenerlos en la ruta correcta.

Los satélites que componen la constelación, se cambian cada 7 a 12 años, ya que los mismos pueden deteriorarse; esto debido a la fricción que tienen con las capas externas de la atmósfera.

El Gps funciona por el  posicionamiento de una serie de antenas satelitales que a su vez, se comunican con satélites, y crean una guía de posicionamiento global. Esta consiste en una línea imaginaria, que se forma entre el equipo de Gps y múltiples satélites, lo cual permite el posicionamiento del equipo desde distintos ángulos, siempre dependiendo del número de satélites que hagan línea con este aparato.

Muchos dispositivos portátiles, de uso común y frecuente cuentan con Gps integrado, como por ejemplo, automóviles, brazaletes inteligentes, teléfonos móviles, computadoras, entre otros. De igual forma es muy utilizado en navegación marítima, aviación militar, civil y comercial. Muchos sectores se ven beneficiados con esta tecnología.

Los diversos modelos de receptores de Gps son muy fáciles de utilizar, no obstante es de mucha utilidad tener conocimientos básicos sobre orientación geográfica. Existe una inmensa variedad de cursos, foros, blogs y libros que explican el funcionamiento y algunos tips para que te conviertas en un experto en la navegación satelital.

En el mercado se encuentra disponible una amplia variedad de estos dispositivos receptores de Gps; en el caso de los vehículos, existen de modelos muy diversos, que pueden ir en el parabrisas o cinturón de seguridad, algunos permiten cargar la ruta desde una computadora personal, otros van indicando la altura y la velocidad precisa del recorrido.

Es probable que si tu Gps es de los más económicos, te cueste encontrar la ruta en días muy nublados, esto porque el receptor de Gps necesita “ver” el cielo, para poder conectar con los satélites y calcular la ubicación.

Usos del Gps

Esta moderna tecnología de posicionamiento global, permite indicar en tiempo real la ubicación de un vehículo, objeto determinado o un ser humano; es por esto que desde hace más de 20 años es utilizado por las personas para la realización de múltiples tareas diarias.

Siempre y cuando sepamos cómo funciona el Gps, resulta de gran utilidad. Hoy en día se encuentra incorporado en muchos equipos de uso común. A continuación presentamos diversos dispositivos en los cuales ya se encuentra incorporado el Gps con todas sus funcionalidades, además de distintos ámbitos en los que se emplea esta tecnología:

Telefonía móvil

En la actualidad, la gran mayoría de los teléfonos inteligentes, que se encuentran en el mercado, tienen tecnología Gps integrada. Esto ha llevado a los programadores de aplicaciones para smartphones, a crear apps que permitan utilizar a su máxima expresión la función del Gps.

El Gps del teléfono celular, recibe las señales satelitales de posicionamiento global y ayuda a indicar, con mucha precisión, la ubicación exacta del teléfono móvil.

Los usuarios de telefonía inteligente emplean el Gps del celular para múltiples funciones: conocer su ubicación de forma precisa, encontrar direcciones, enviar su posición exacta a otros usuarios por medio de aplicaciones de mensajería instantánea, entre otros.

Relojes inteligentes

En el mundo de los weareables, existen diversos modelos que se adaptan a las necesidades de los usuarios. Uno de los usos más frecuentes de estos smartwatches  es el de la práctica deportiva; los relojes deportivos con Gps le dan al usuario información importante para su práctica, como por ejemplo, distancia y mapa del recorrido realizado.

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El Gps funciona con ayuda de aplicaciones especializadas para tal fin. Conoce el Xiaomi Mi Band 3, uno de los relojes inteligentes más completos del mercado.

Vehículos

Tener un dispositivo Gps en su vehículo personal puede ser de mucha utilidad. Con estos dispositivos se pueden  encontrar direcciones con gran facilidad, además podrás visualizar un mapa, escuchar la narración precisa de la ruta e incluso, con la ayuda de algunas aplicaciones, el Gps planificará la ruta más eficiente y con menos tráfico automovilístico.

Sumado a esto, hoy en día es una de las medidas de seguridad más utilizadas; si el vehículo desaparece por robo, las autoridades competentes, podrán eventualmente dar con su paradero, gracias a la activación del dispositivo de posicionamiento global.

Cartografía

Los dispositivos Gps son utilizados para obtener datos de ubicación de un punto en específico con precisión; esto ayuda a desarrollar mapas con mayor facilidad. También es útil para hacer mediciones de movimientos sísmicos y  mediciones con respecto a estructuras grandes.

Videojuegos

Este sistema de geolocalización es instalado en algunas consolas de videojuegos, para permitir a los jugadores de todo el mundo ubicarse en un mapa real, ya que el Gps funciona, relacionando a los jugadores con la ubicación geográfica seleccionada.

Muchos de los juegos más famosos en el mercado cuentan con estas opciones de geolocalización para sus jugadores y a propósito de ello, uno de los videojuegos más conocidos es League of Legends, conoce todo sobre las maestrías LOL.

Deporte

En muchas prácticas deportivas se requiere del recorrido de largas distancias, como por ejemplo la natación, el alpinismo, maratonismo entre otros. Los practicantes de estos deportes requieren del control de las distancias precisas del recorrido, para poder llevar el registro de sus avances.

Algunos Gps para deportistas miden factores corporales, además de proporcionar la ubicación exacta del usuario, estas mediciones pueden ser de: pulsaciones, calorías quemadas, ritmo cardíaco, número de pasos, recordatorios para beber agua, entre otros elementos de mucha utilidad para un deportista.

Policía

Esta novedosa tecnología permite a los funcionarios de seguridad de un país, realizar seguimientos vía satélite de algunos criminales con salidas monitorizadas de los centros de reclusión. Para lograr esto, los oficiales de seguridad instalan un dispositivo con tecnología de Sistema de Posicionamiento Global, en el tobillo del criminal al que desean hacer seguimiento.

Además de esto la colocación de Gps, en unidades de transporte (aéreos, acuáticos y terrestres), permiten su ubicación de forma rápida y precisa.

Historia

El mundo tecnológico, ha dado pasos agigantados en el desarrollo de tecnologías que permitan la navegación aérea, terrestre y marítima.

La ubicación geográfica, que en otros siglos, dio pie a grandes descubrimientos como la brújula, la cartografía y otras técnicas para el posicionamiento geográfico, sumados a la invención reciente de los satélites, el desarrollo de mapas digitales, que con asombrosa precisión muestran la ubicación de puntos tan diminutos como una vivienda, dieron lugar a la maravillosa creación del Global Positioning System.

En 1960 el primer sistema mundial de radionavegación era el OMEGA, que estaba basado en comparar fases de las señales que eran emitidas a partir de pares de estaciones en la tierra. En 1964 surge el sistema TRANSIT, que estaba constituido por una red de 6 satélites, a una altitud de 1074 km, en una órbita polar baja. Este sistema permitía una cobertura a nivel mundial inconstante.

La armada de los Estados Unidos desarrolla el satélite Timation en el año 1967, tecnología indispensable para los Gps, ya que este logró demostrar la vialidad de colocar relojes de precisión en el espacio. Años más tarde se crean los relojes atómicos y se diseña una constelación de satélites sincronizados.

En 1973 el departamento de Defensa de los estados Unidos de Norteamérica, crea e instala la tecnología Gps; siendo de uso exclusivo para maniobras militares hasta la década de 1980, que deciden permitir el uso de este sistema de radionavegación a cualquier usuario.

Características del dispositivo

El Sistema Global de Navegación por Satélite Gps, está compuesto por múltiples elementos, que en conjunto, permiten el óptimo funcionamiento de este sistema de geolocalización; gracias a estas características, las personas pueden conocer fácilmente la ubicación geográfica de distintos objetos, e incluso ellos mismos.

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Hoy en día muchas son las instituciones para las que el Gps funciona, ayudando a estas con sus objetivos, como por ejemplo,  la ubicación de vehículos extraviados o robados, de personas extraviadas en viajes y excursiones, la ubicación de direcciones, entre otras han sido innovaciones que le han dado calidad de vida a las personas.

Este novedosa creación norteamericana, está compuesta por los siguientes elementos:

  1. Constelación de satélites: es una red de 24 satélites, distribuidos a razón de 4 por 6 órbitas. Es importante señalar que cada 4 satélites, actuando conjuntamente, pueden indicar la ubicación precisa del sistema de posicionamiento global. Existen 7 satélites de reserva, que dan respaldo a los 24 nombrados anteriormente, y que en un momento determinado pueden asumir la funcionalidad de alguno de ellos:
    1. Altitud: 20.200 kilómetros.
    2. Período: 12 horas sidéreas, es decir 11 horas con 58 minutos.
    3. Inclinación: 55 grados con respecto al ecuador terrestre.
    4. Hora: 1 ns.
    5. Vida útil: la vida útil de estos satélites es de 7 años y medio.
  2. Cobertura: a nivel mundial.
  3. Sistema de coordenadas: 8000
  4. Capacidad: la capacidad de usuarios es ilimitada.

Sectores que integran el Gps

El Gps o Sistema de Posicionamiento Global, está integrado por tres sectores fundamentales, que al combinarse proporcionan la posición y el tiempo a nivel global, permitiendo al Gps funcionar de forma correcta, estos componentes son:

  1. Espacial: compuesto por una red de 24 satélites, distribuidos en 6 órbitas (4 equipos en cada órbita). Esta constelación de satélites giran alrededor de la tierra cada 12 horas a 20.200 km de altura, con una inclinación de 55 grados con respecto al ecuador terrestre y con una diferencia de 90 grados de arco entre ellos.
  2. Terrestre: este sector, es también llamado sector de control. Corrige las señales logradas de los satélites, y posibles desviaciones de la órbita. Dicho sector lo componen 9 estaciones, 5 de rastreo, 3 de datos y una general.
  3. Usuario: este componente está formado por una antena, amplificador y un receptor. El equipo de Gps selecciona los satélites que deben aportar la información, para calcular correctamente la posición y el tiempo entre las transmisiones.

Señal del Gps

Los satélites Gps emiten mensajes de navegación a 50 bits por segundo, de manera continua, en la frecuencia 1.600 MHz, gracias a estas señales funciona el Gps. La señal de Gps facilita la “hora de la semana” de forma precisa.

Esto en consonancia con el reloj atómico que se encuentra a bordo de cada uno de los satélites, y que le permiten tener una sincronización precisa, de manera tal que cada vez que un Gps, señala una posición, esto significa que 4 satélites en conjunto y con precisión de 1 nano segundo, se ponen de acuerdo y coinciden en el punto exacto.

¿En qué países se encuentra disponible?

Como hemos visto, el Sistema de Posicionamiento Global, fue creado por el gobierno de Estados Unidos, sin embargo, también es de nuestro conocimiento que desde hace más de dos décadas, este sistema de posicionamiento es utilizado en muchos países del mundo. Es importante mencionar que la República popular China y Rusia tienen sus propios sistemas de geolocalización.

Esto se debe a la gran cantidad de impedimentos, que hasta mediados del año 2000, el Departamento de Defensa de Estados Unidos, propinaba a la transmisión de señales por parte de terceros o civiles.  En esta época los artefactos con tecnología Gps empleados por civiles tenían una precisión menor a 90 metros, esta deficiencia provocaba confusiones a los usuarios, además eran muy costosos.

Estos problemas terminaron luego de la emisión de una ley que declaró el fin de las interferencias que impedían una óptima transmisión de señales a los satélites y artefactos receptores.

Rusia y Estados Unidos son los propietarios de los sistemas de Gps  que se encuentran operativos en la actualidad, no obstante China y algunos países europeos tienen sus propios sistemas en período de prueba, y probablemente sean lanzados en un futuro muy cercano.

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Algunos países tienen prohibido por completo la implementación de este sistema de geolocalización en sus territorios, tal es el caso de Corea del Norte, Siria y Egipto.

Los restantes países del mundo, ya han implementado este sistema de geolocalización y su uso se ha vuelto muy popular, ya que en los últimos tiempos se han implementado, en dispositivos móviles, y existen vehículos que desde la fábrica, ya tienen incorporado el Gps.

Cobertura y Mapas del Gps

Absolutamente todas las ciudades del mundo tienen cobertura de satélites Gps. Existen softwares que tienen cargados mapas, con las respectivas calles y rutas, de una ciudad específica; es por esto que podemos encontrar mapas en los que no se aprecien con lujo de detalles los nombres de las calles o rutas trazadas; esto no quiere decir que no estén cubiertas por la red de satélites de Gps.

En los momentos actuales, existen distintos softwares y aplicaciones de mapas compatibles con las características de funcionamiento del Gps. Ejemplos de estos programas son, Tom Tom, Garmin, Nokia Maps, Google Maps, entre otros. La limitación de los mapas, dependerá entonces de estos programas, ya que todo el planeta Tierra está cubierto por la tecnología Gps.

Es importante destacar que las aplicaciones referidas a los mapas se actualizan a gran velocidad, lo cual hace que cada día la geolocalización de avenidas, calles, veredas y hasta casas, se haga con mucha precisión y que la automatización de los gobiernos permitan que la información referida a las direcciones se actualice más rápido en las referidas aplicaciones.

Curiosidades

El primer sistema de orientación del mundo se creó en 1909. Se trataba de un disco de papel con una ruta de dos ciudades, cada disco cubría 100 millas, por lo tanto, si la ruta supera esa distancia, se optaba por la implementación de varios discos. Este sistema fue utilizado en vehículos antiguos.

Según un estudio de la Universidad MacGill en Canadá, afirma que utilizar el Gps en el auto disminuye sustancialmente el tamaño del cerebro, esto se debe a la comodidad excesiva del ser humano al implementar estos artefactos.

La marca Sony creó una peluca con Gps, esta “smartwig”  no solo cubre la calvicie, también te puede guiar a tu destino, además de medir algunos factores como temperatura y presión arterial.

Gracias a los Gps un grupo de importantes científicos han logrado comprobar que el Monte Everest crece aproximadamente 80 centímetros cada diez años.

El Gps funciona tomando en cuenta la teoría de la relatividad de Albert Einstein,  esto debido a que los relojes atómicos de los satélites avanzan 38 microsegundos más rápidos que los relojes que se encuentran en la superficie terrestre. Recordemos que esta teoría supone que el tiempo avanza más rápido para todo lo que se encuentre alejado de las fuentes de gravedad.

 Geocaching

Llamado también Gymkhana Gps, es como una búsqueda del tesoro tecnológica. Una persona esconde un tesoro y comparte, por medio de internet, la latitud y longitud, es decir las coordenadas del tesoro escondido. En un dispositivo Gps se insertan estas coordenadas y se sale en búsqueda del tesoro escondido. El nombre que se le da a este tesoro es cache o geocache.

Está clasificado nivel 2 en la clasificación de realidad aumentada, esto porque es una forma de realidad virtual en un ambiente real. Es una forma de adentrarse en las maravillas de la naturaleza sin apartarnos completamente de la tecnología. Se puede hacer la búsqueda en un cache cercano o incluso en otro continente.

¿Cómo es el geocache o cache?

Por lo general son cajas plásticas que en su interior tienen distintos regalos que van a ser intercambiados. Una de las reglas principales de esta práctica es que debes tomar un obsequio y dejar otro en su lugar. Otra de las reglas consiste en completar un libro de visitas que sirve para llevar registro de la cantidad de personas que descubrieron el geocache y de dónde provienen.

Algunos caches  son de un objeto en específico, por ejemplo, intercambio de libros, llamado Bookcrossing; buscar billetes de euros o dólares e inclusive reparar bicicletas viejas y dejarlas para que otros usuarios puedan utilizarlas.

¿Dónde esconder y buscar tesoros?

Estos tesoros se pueden esconder en distintos lugares como una plaza, un parque, una calle desierta o famosa, la cima de una montaña o la playa. Los niveles de búsqueda se clasifican del  1 al 5 según su dificultad.

Es muy importante que las personas que realizan estas búsquedas estén familiarizadas con las zonas que van a recorrer; por ejemplo, si es en la cima de una montaña, lo ideal sería que el geocacher (buscador) tenga conocimientos de montañismo.

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¿Juego o deporte?

Esta clasificación no ha logrado ser definida con exactitud, ni siquiera por los mismos geocachers. Algunas personas lo llaman deporte, otros juego e incluso cacería. Una de las funciones de esta práctica es la conciencia ambiental; a los geocachers se les exhorta a dejar el lugar de la búsqueda lo más limpio posible.

¿El Gps es el único sistema de geolocalización?

La respuesta es sí, aunque el sistema de navegación satelital creado por los estadounidenses, es el más conocido y utilizado en el mundo, es importante nombrar los sistemas de ubicación geográfica que funcionan aparte del Gps. Estos son el Glonass, BeiDou y Galileo.

Glonass

Este sistema de navegación satelital fue creado por los rusos, para la ubicación geográfica de personas y objetos. Los satélites de este sistema entraron en órbita en el año 1982, sin embargo no fue sino hasta 2007 que lograron cubrir por completo el territorio de la extinta Unión Soviética. En la actualidad el Glonass es de uso libre a nivel mundial y Rusia trabaja día a día para actualizar su sistema geosatelital.

El funcionamiento de este sistema es muy parecido al del Gps, el Glonass necesita por lo menos tres satélites para conocer la ubicación del receptor por medio de una triangulación.

Galileo

El sistema de posicionamiento satelital creado por civiles de la unión europea recibe el nombre de Galileo, inició su funcionamiento en diciembre de 2016. La red de satélites del sistema Galileo, está compuesta de 30 satélites ubicados a 23.000 km de altura.

Este sistema presenta algunos avances significativos con respecto al Gps, gracias a su doble frecuencia garantiza una precisión mayor y mejora ampliamente el rendimiento del sistema en condiciones meteorológicas desfavorables.

Se estima que este sistema de posicionamiento global pueda recibir y enviar señales de socorro (SOS), este elemento diferenciador será de una gran utilidad para excursionistas y rescatistas a nivel mundial. En el mercado están disponibles diversos artefactos compatibles con la tecnología de geolocalización europeo Galileo.

BeiDou

Este sistema, que empezó a funcionar en el año 2011, lo componen dos constelaciones de satélites. A inicios de sus operaciones, funcionaba con 10 satélites, consecutivamente se lanzaron más satélites, hasta llegar a una red conformada por 33 satélites.

Este sistema depende fundamentalmente de las señales enviadas por una estación de control central; dicha estación envía señales a los usuarios por medio de dos satélites y devuelven la respuesta a los receptores.

Ya sabes cómo funciona el Global Positioning System (Gps), esta maravillosa herramienta, que permite a millones de usuarios en el mundo, encontrar direcciones y ubicarse en el espacio geográfico preciso, en un momento determinado. Si te ha gustado nuestro contenido sobre cómo funciona el GPS, te invitamos a continuar aprendiendo del extenso mundo de la tecnología conociendo todas las marcas de computadoras que existen.

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