Creo que el GPS es una de las innovaciones más importantes del siglo XX; la idea de poder conocer al instante tu ubicación perfecta en la tierra (en términos de metros) sin necesidad de hacer largos y complejos cálculos, es algo que hace tan sólo 50 años era "un sueño".

Hoy en día estamos tan inmersos en la tecnología que no nos importa cómo funciona y el GPS es un ejemplo típico de ello: Pulso un botón y mi posición aparece en un mapa. Vale, sencillo. Pero, ¿cómo es posible? Este artículo intentará explicarlo.

Conceptos básicos

La palabra Sistema de Posicionamiento Global (GPS), hoy en día identifica muchos sistemas diferentes (GPS en EE.UU., Galileo en Eu, GLONASS en Rusia, ...) todos basados en la misma idea original desarrollada por el Departamento de Defensa de EE.UU. en 1973 y consistente en una constelación de Satélites que envían señales de radio y un receptor GPS capaz de calcular la distancia a cada Satélite. Conociendo la posición exacta de cada Satélite y la distancia a ellos el receptor GPS es capaz de calcular (triangulación) tu posición en ese preciso momento. Como mínimo, cuatro satélites deben estar a la vista (obstáculos como montañas y edificios bloquean las señales relativamente débiles del GPS) del receptor para que éste pueda calcular la posición.

El concepto es que cada satélite lleva relojes atómicos muy estables y transmite continuamente una señal de radio que contiene la hora actual y datos sobre su posición. Como la velocidad de las ondas de radio es constante e independiente de la velocidad del satélite, el tiempo que transcurre entre que el satélite transmite una señal y el receptor la recibe es proporcional a la distancia entre el satélite y el receptor.

El GPS es una evolución de sistemas similares de radionavegación basados en tierra, como el LORAN y el Decca Navigator, y en un principio se limitó a su uso por parte del ejército de Estados Unidos, abriéndose posteriormente al uso civil aunque durante los años 90, la calidad del GPS fue degradada por el gobierno de Estados Unidos en un programa llamado "Disponibilidad Selectiva" (finalmente eliminado el 1 de mayo de 2000).

Arranque en frío/caliente

Cuando se desarrolló el GPS aún no existían las redes móviles, por lo que el GPS es un sistema independiente. Como ya se ha dicho, cada satélite GPS transmite datos sobre su posición. Esto significa que envía la descripción matemática de su órbita al receptor para calcular su posición precisa en cada momento. Estos datos se denominan "efemérides" y son esenciales para que el receptor GPS realice sus cálculos internos, pero también se utilizan para saber dónde se encuentra el Satélite en el cielo.

Cuando se enciende por primera vez un Receptor GPS no sabe dónde está, qué Satélites están a la vista y dónde se encuentran en el cielo. Así que empieza a buscarlos y esto puede ser un procedimiento bastante largo, llamado "Arranque en frío" y que termina cuando el receptor es capaz de detectar al menos 4 Satélites en el cielo, recibir sus "efemérides" y finalmente calcular su posición. Este procedimiento puede durar hasta 10 minutos, especialmente para el primer encendido, pero puede durar fácilmente 2-3 minutos para cualquier encendido que ocurra bastante lejos de donde se hizo el apagado.

Viceversa, si enciende el receptor GPS en la misma posición en la que lo apagó, el tiempo de fijación se reduce a unos segundos, lo que se denomina "arranque en caliente". Tenga en cuenta que si enciende el receptor GPS en un lugar donde no hay satélites a la vista (por ejemplo, su garaje) y permanece allí durante mucho tiempo, el receptor GPS podría pensar que necesita un arranque en frío (porque no es capaz de encontrar ningún satélite).

Con el tiempo, la "lentitud" mencionada se ha reducido parcialmente con la introducción de receptores GPS con múltiples "canales", capaces de buscar simultáneamente varios Satélites a la vez (de los 4-5 originales a los 12-20 actuales).

Precisión GPS

Aparte de la fase de "disponibilidad selectiva", cuando la precisión del GPS fue degradada por el gobierno de EE.UU. a unos 100 metros, el GPS ha sido diseñado para tener (en perfecta visibilidad de los satélites) una precisión de unos cinco metros (16 pies), con las últimas generaciones de GPS apuntando a unos pocos decímetros de precisión.

Obviamente, la precisión de 5mt es teórica y hay muchos factores que pueden afectar a la precisión del GPS; para resumir, podemos dividir estos factores en 2 categorías principales: calidad del receptor y calidad de la señal de los satélites.

La calidad del receptor es un aspecto que se olvida con frecuencia, sobre todo en lo que respecta a la calidad de la antena y el posicionamiento. Si consideramos un barco como ejemplo, tener una antena GPS externa dedicada en la parte superior del barco o utilizar la antena GPS en su dispositivo cuando está bajo cubierta, puede conducir a precisiones GPS muy diferentes. También puede haber diferencias en el propio receptor GPS (por ejemplo, en el número de canales), pero en la actualidad este componente está cada vez más estandarizado.

El segundo problema es mucho más amplio porque casi todo lo que hay entre la antena del receptor GPS y los satélites afecta a la precisión. En la actualidad (para el GPS de EE.UU.) hay 27 satélites en funcionamiento, de modo que normalmente hay 9 satélites visibles desde cualquier punto del suelo en un momento dado, lo que garantiza una redundancia considerable sobre el mínimo de 4 satélites necesarios para una posición. Sin embargo, teniendo en cuenta que la mayor parte del material "sólido" detendrá la señal GPS, no es infrecuente tener pocos satélites a la vista, especialmente en zonas como montañas y ciudades y, en consecuencia, con una precisión relativamente mala. No sólo el material grueso y sólido puede causar problemas a la relativamente débil señal GPS, sino que incluso estar bajo las hojas o con el cielo nublado puede disminuir la precisión del GPS.

Un problema que puedes tener con el GPS es que, incluso si no te estás moviendo (y con una buena precisión general) la posición GPS "se mueve a tu alrededor". El receptor GPS no tiene ningún medio para entender si te estás moviendo o no, excepto mirar a la señal de los satélites, por lo que cualquier fluctuación de las señales puede resultar en el cálculo de una posición diferente, incluso si no te estás moviendo, "saltando" de una posición a otra (también puedes tener saltos de 20-30 metros).

En cualquier caso, para tener mejores posiciones, cuando utilices un dispositivo con antena GPS en su interior, intenta mantenerlo a cielo abierto tanto como sea posible, evitando "esconderlo" en algún sitio (por ejemplo, incluso tenerlo en el bolsillo podría provocar tener una peor precisión).

GPS en el móvil

La mayoría de los dispositivos móviles actuales tienen un receptor GPS (con antena) en su interior, pero, como se ha dicho anteriormente, el GPS se ha desarrollado como un sistema independiente, por lo que no requiere que el usuario transmita ningún dato y funciona independientemente de cualquier conexión telefónica o a Internet.

Así que, conceptualmente, el receptor GPS no saca ninguna ventaja de estar en un dispositivo móvil, pero el mecanismo general de localización sí saca ventaja.

En primer lugar, si el dispositivo está conectado a Internet, puede descargar las "efemérides" necesarias para localizar los satélites GPS e inyectarlas en el receptor GPS para reducir drásticamente el arranque en frío (véase el párrafo "Arranque en frío/caliente").

A continuación, el dispositivo puede utilizar las redes 3G/4G/5G y wifi para calcular una posición aproximada y "comunicarla" al receptor GPS, mejorando su capacidad para localizar los satélites en el cielo y reduciendo la fase de arranque. Utilizando esta localización aproximada, el dispositivo también puede reducir su consumo de energía (apagando el receptor GPS cuando no es necesario), mejorar la precisión cuando la precisión del GPS es mala (normalmente en ciudades donde hay muchas redes WiFi) y también proporcionar una localización aproximada en caso de que el dispositivo no tenga ningún receptor GPS.

Así que, como hemos visto, esta información adicional ayuda a tener una localización rápida y fiable, pero hay que tener en cuenta que, incluso en zonas sin ninguna red adicional, es posible tener una buena localización, simplemente utilizando la señal GPS.

Terminada esta rápida inmersión en la tecnología GPS, permítame recapitular mis sugerencias personales a la hora de utilizar un GPS en su embarcación:

1. si es posible, utilice una antena externa en la parte superior de su embarcación
2. cuando utilices un dispositivo móvil con GPS interno no lo escondas en bolsillos, cajones u otros lugares "ocultos". Manténgalo a cielo abierto en la medida de lo posible
3. preste atención al consumo de energía cuando el GPS esté activado, podría agotar su batería

Claudio Bo, equipo de Aqua Map.