El GPS funciona mediante una red de 24 satélites que orbitan la Tierra a una altitud de 20.200 km y envían señales que indican su posición y hora. Los receptores GPS utilizan la información de al menos 3 satélites para calcular la distancia hasta cada satélite y triangular su propia posición, proporcionando una ubicación precisa en tres dimensiones. Originalmente desarrollado por el Departamento de Defensa de EE. UU. para fines militares, el GPS ahora se usa ampliamente en aplicaciones civiles y comerciales.

1. El GPS ¿cómo funciona?
Por Ángel Flores Fernández

2. El GPS (o sistema de posicionamiento global) es un sistema global
de navegación que permite determinar la posición de un objeto,
persona o vehículo con una alta precisión.
Este sistema fue desarrollado, instalado y está siendo operado por
el Departamento de Defensa de los Estados unidos.

3. En 1957, la Unión Soviética lanzó al espacio su primer
satélite (Sputnik I), que en unas pocas horas logró ser
monitorizado por dos físicos americanos debido a las
hondas del efecto Doppler.
Este hecho llevó a pensar que del mismo modo que
un observador podía localizar el satélite mediante este
efecto, el observador también podría ser localizado.
Conociendo este dato, la armada estadounidense
rápidamente aplicó está tecnología para proveer
información a sus flotas de posiciones actualizadas y
precisas.
Por aquel entonces, en 1964 surgió el sistema
TRANSIT, y en 1967 estuvo disponible para uso
comercial.
Satélite Transit-1 A

4. En 1973 se combinaron los
programas de la Armada y el de la
Fuerza Aérea de los Estados Unidos,
en lo que se conoció como Programa
de Tecnología de Navegación,
posteriormente renombrado
NAVSTAR GPS.
Entre 1978 y 1985 se desarrollaron y
lanzaron once satélites prototipo
experimentales NAVSTAR, a los que
siguieron otras generaciones de
satélites, hasta completar la
constelación actual a la que se
declaró “con capacidad operacional
inicial” en Diciembre de 1993 y con
“capacidad de operación total” en
Abril de 1995.
En 2009 este país ofreció el servicio
normalizado de determinación de la
posición para apoyar las necesidades
de la Organización de Aviación Civil
Internacional, y ésta aceptó el
ofrecimiento.
Ingeniero Steve Yearout mostrando un satélite
NAVSTAR-GPS a escala.

5. El sistema GPS está formado mediante una red de 24 satélites en orbita sobre
el planeta Tierra, a 20.200km de altura con trayectorias sincronizadas para
cubrir toda la superficie.
Cuándo se desea determinar una posición, el receptor que se utiliza para ello
localiza automáticamente como mínimo 3 satélites de la red, de los que recibe
unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de
ellos.
Con base a estas señales, se sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo
que tardan en llegar las señales al equipo, midiendo la distancia hasta el
satélite mediante la triangulación, determinando la distancia de cada satélite
respecto al punto de medición.
Esta información útil para determinar la posición es llamada efemérides.
Cada satélite indica que el receptor se encuentra en un punto de la superficie
dentro de la esfera, con centro en el propio satélite y de radio la distancia
total hasta el receptor.
Teniendo información de dos satélites queda determinada una circunferencia
que resulta cuando se intersecan las dos esferas en algún punto de la cual se
encuentra el receptor.
Teniendo información de un cuarto satélite, se elimina el inconveniente de la
falta de sincronización entre los relojes de los receptores y los satélites,
siendo ese momento en el cual es posible determinar la posición 3D exacta
(Latitud, Longitud y Altitud)
Lanzamiento de satélites para la constelación
NAVSTAR-GPS, mediante un cohete delta.

6. Pueden obtenerse precisiones
inferiores a 2m el 95% del tiempo,
siendo posible obtener una mejora
hasta el 1m de precisión, aunque esto
aún no está disponible en todos los
países del mundo.

7. A pesar de que GPS se pensó para fines militares, éste a tenido
una excelente acogida en el campo de la geodesia, permitiendo
realizar trabajos que en años anteriores requerían gran cantidad
de personal y grandes sumas de dinero, hoy se puede lograr
más preciso y a una fracción del costo en técnicas
convencionales. Todo esto consiguiendo precisiones al
centímetro, gracias al refinamiento de las técnicas que usa GPS,
y a la información proporcionada por la Red Geodésica Nacional.
Sin duda el GPS seguirá evolucionando en cuanto a rendimiento
y precisión, incorporando nuevos satélites a su flota y
uniformando al mundo con su sistema.
Por último se debe mencionar la diversidad que ha conseguido
GPS en todas las áreas, desde trabajos relacionados con el
espacio o el aspecto militar hasta en actividades como deportes
de aventuras, como también en actividades tan rutinarias como
en la recolección de basura.