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Los receptores GPS más sencillos están preparados para determinar con un margen mínimo de error la latitud, longitud y altura desde cualquier punto de la tierra donde nos encontremos situados. Otros más completos muestran también el punto donde hemos estado e incluso trazan de forma visual sobre un mapa la trayectoria seguida o la que vamos siguiendo en esos momentos. Esta es una capacidad que no poseían los dispositivos de posicionamiento anteriores a la existencia de los receptores GPS.
El funcionamiento del sistema GPS se basa también, al igual que los sistemas electrónicos antiguos de navegación, en el principio matemático de la triangulación. Por tanto, para calcular la posición de un punto será necesario que el receptor GPS determine con exactitud la distancia que lo separa de los satélites.
Cálculo de la distancia entre el receptor y los satélites.
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Como se explicó anteriormente, con la aplicación del principio matemático de la triangulación podemos conocer el punto o lugar donde nos encontramos situados, e incluso rastrear y ubicar el origen de una transmisión por ondas de radio. El sistema GPS utiliza el mismo principio, pero en lugar de emplear círculos o líneas rectas crea esferas virtuales o imaginarias para lograr el mismo objetivo.
Desde el mismo momento que el receptor GPS detecta una señal de radiofrecuencia transmitida por un satélite desde su órbita, se genera una esfera virtual o imaginaria que envuelve al satélite. El propio satélite actuará como centro de la esfera cuya superficie se extenderá hasta el punto o lugar donde se encuentre situada la antena del receptor; por tanto, el radio de la esfera será igual a la distancia que separa al satélite del receptor. A partir de ese instante el receptor GPS medirá las distancias que lo separan como mínimo de dos satélites más. Para ello tendrá que calcular el tiempo que demora cada señal en viajar desde los satélites hasta el punto donde éste se encuentra situado y realizar los correspondientes cálculos matemáticos. |
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Cuando tiramos una piedra al agua se
generan una serie de ondas concéntricas, que se amplían a partir
del punto donde ésta cae, de forma similar a como lo hacen las
ondas de radiofrecuencia. |
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Todas las señales de radiofrecuencias están formadas por ondas
electromagnéticas que se desplazan por el espacio de forma concéntrica a
partir de la antena transmisora, de forma similar a como lo hacen las ondas que
se generan en la superficie del agua cuando tiramos una piedra. Debido a esa
propiedad las señales de radio se pueden captar desde cualquier punto situado
alrededor de una antena transmisora. Las ondas de radio viajan a la velocidad de
la luz, es decir, 300 mil kilómetros por segundo (186 mil millas por segundo)
medida en el vacío, por lo que es posible calcular la distancia existente entre
un transmisor y un receptor si se conoce el tiempo que demora la señal en
viajar desde un punto hasta el otro.
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Para medir el momento a partir del cual el satélite emite la señal y el
receptor GPS la recibe, es necesario que tanto el reloj del satélite como el
del receptor estén perfectamente sincronizados. El satélite utiliza un reloj
atómico de cesio, extremadamente exacto, pero el receptor GPS posee uno normal
de cuarzo, no tan preciso. Para sincronizar con exactitud el reloj del receptor
GPS, el satélite emite cada cierto tiempo una señal digital o patrón de
control junto con la señal de radiofrecuencia. Esa señal de control llega
siempre al receptor GPS con más retraso que la señal normal de
radiofrecuencia. El retraso entre ambas señales será igual al tiempo que
demora la señal de radiofrecuencia en viajar del satélite al receptor GPS.
La distancia existente entre cada satélite y el receptor GPS la calcula el
propio receptor realizando diferentes operaciones matemáticas. Para hacer este
cálculo el receptor GPS multiplica el tiempo de retraso de la señal de control
por el valor de la velocidad de la luz. Si la señal ha viajado en línea recta,
sin que la haya afectado ninguna interferencia por el camino, el resultado
matemático será la distancia exacta que separa al receptor del satélite.
Las ondas de radio que recorren la Tierra lógicamente no viajan por el vacío
sino que se desplazan a través de la masa gaseosa que compone la atmósfera;
por tanto, su velocidad no será exactamente igual a la de la luz, sino un poco
más lenta. Existen también otros factores que pueden influir también algo en
el desplazamiento de la señal, como son las condiciones atmosféricas locales,
el ángulo existente entre el satélite y el receptor GPS, etc. Para corregir
los efectos de todas esas variables, el receptor se sirve de complejos modelos
matemáticos que guarda en su memoria. Los resultados de los cálculos los
complementa después con la información adicional que recibe también del
satélite, lo que permite mostrar la posición con mayor exactitud. |
