¿Cómo funciona un GPS?

Además del GPS existen otras series de redes satelitales como son el sistema ruso GLONASS –el equivalente al GPS americano-, el sistema de satélites de posicionamiento chino BeiDou y el sistema Galileo europeo.

Combinando todas las redes conseguimos que nuestro dispositivo móvil pueda localizar nuestra posición en un mapa con enorme precisión.

El GPS funciona gracias a una técnica conocida como trilateración, con la que es posible calcular la ubicación, la velocidad y la elevación al reunir la señal que diferentes satélites proporcionan al medir la distancia entre dos puntos. A diferencia de la triangulación, la técnica de la trilateración mide distancias, no ángulos.

Para que nuestro móvil pueda leer las señales debe recibir información de, al menos, 3-4 satélites diferentes. Cuando un satélite envía una señal se crea un círculo con un radio medido desde el GPS al satélite, a este se agregará un segundo satélite con su círculo, de forma que la ubicación se reduce a uno de los dos puntos donde ambos confluyen. Si a esto sumamos un tercer y cuarto satélite ya tenemos la intersección de cuatro círculos.

Obviamente, cuanto mayor sea el número de satélites menor será la zona de intersección y, en consecuencia, el margen de error será más pequeño.

El sistema GPS tiene una nube de treinta satélites en órbita baja, localizados entre los 20.000 y 20.500 Km y se mueven a una velocidad de 3,88 Km/seg. Una malla que cubre todo el globo –incluyendo los polos- y que se encuentra distribuida en seis planos orbitales, separados unos 60 grados en longitud y con inclinaciones próximas a los 55 grados en relación al plano ecuatorial terrestre.

Cada satélite transmite una señal única que se conoce como Space Vehicle Number & Psuedorandom Code Number que proporciona información sobre el satélite, su posición, parámetros orbitales… La señal es recibida por el receptor, el cual mide el tiempo en el que tardan en llegar hasta él. Si se multiplica el tiempo por la velocidad de la señal se obtiene la distancia receptor-satélite.

Además de los satélites hay estaciones terrestres distribuidas en zonas estratégicas de la superficie terrestre que se encargan de definir las coordenadas y mantener la red de satélites funcionando de forma óptima.

Hace ya más de un siglo que Albert Einstein nos enseñó que el tiempo fluye más lentamente bajo el efecto de una fuerte atracción gravitacional. Por este motivo, el tiempo a bordo de un satélite de GPS fluye más rápido que en la Tierra, puesto que su atracción es menor, lo que hace preciso considerar la diferencia entre el momento de salida y el de llegada de la señal emitida.

Por ese motivo cada satélite está dotado de un reloj atómico de enorme precisión, que está programado con un retraso de 7 millonésimas de segundo por día. Como a su vez el satélite sufre una gravedad equivalente a la cuarta parte de la que tienen los relojes terrestres, existe un adelanto de 45 millonésimas de segundo al día. La combinación de ambas variaciones hace que exista un anticipo de 38 millonésimas de segundo al día. De no ser por esta corrección los navegadores comenzarían a fallar al cabo de pocos minutos de iniciado su uso.

SOBRE EL AUTOR

Pedro Gargantilla

Médico internista del Hospital de El Escorial (Madrid) y autor de varios libros de divulgación, en este espacio de 'Ciencia cotidiana' explica la ciencia detrás de los fenómenos que vivimos en nuestro día a día