¿Qué es el GPS?

El GPS (Global Positioning System — Sistema de Posicionamiento Global) es un sistema de navegación por satélite que permite saber la posición exacta (latitud, longitud y altitud) de cualquier objeto sobre la Tierra, en cualquier momento y con cualquier clima. Fue creado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos con fines militares y entró en pleno funcionamiento en 1995. Hoy es gratuito y abierto para uso civil en todo el mundo.

Cada vez que usas Google Maps, Waze, pides un domicilio o compartes tu ubicación por WhatsApp, estás usando el GPS de tu celular.

Los 3 segmentos del sistema GPS

• 🛰️ Segmento espacial: una constelación de al menos 24 satélites operativos (en la práctica son ~31) que orbitan la Tierra a unos 20.200 km de altura, dando 2 vueltas al planeta cada día. Están distribuidos en 6 planos orbitales para que desde cualquier punto de la Tierra siempre se "vean" mínimo 4 satélites.
• 🏢 Segmento de control: estaciones terrestres repartidas por el mundo que monitorean los satélites, corrigen sus órbitas y sincronizan sus relojes. La estación maestra está en Colorado, EE. UU.
• 📱 Segmento de usuario: todos los receptores GPS — celulares, relojes inteligentes, navegadores de carros, aviones, barcos, tractores y drones. El receptor solo escucha: nunca envía nada a los satélites.

El truco: medir el tiempo para conocer la distancia

Cada satélite transmite continuamente una señal de radio que dice: "soy el satélite X, estoy en esta posición y son exactamente las tal hora". La señal viaja a la velocidad de la luz (300.000 km/s). El receptor compara la hora en que se envió la señal con la hora en que la recibió y calcula:

distancia = velocidad de la luz × tiempo de viaje de la señal

Como la señal tarda apenas unos 0,07 segundos en llegar, los satélites necesitan relojes atómicos ultra precisos (se atrasan menos de 1 segundo cada 100.000 años). Un error de una millonésima de segundo produciría un error de ¡300 metros en la posición!

Trilateración: 3 esferas que se cruzan en un punto

Conocer la distancia a un satélite te ubica en algún punto de una esfera gigante alrededor de él. Con dos satélites quedas en el círculo donde se cruzan las dos esferas. Con tres, las esferas se cortan en solo 2 puntos (y uno queda en el espacio, así que se descarta). Este método se llama trilateración (no triangulación: se usan distancias, no ángulos).

En la práctica se necesita un cuarto satélite para corregir el reloj del receptor (que es un reloj común, no atómico) y calcular además la altitud. Por eso el mínimo real son 4 satélites.

👇 Pruébalo tú mismo en el simulador de la siguiente sección.

No solo existe el GPS: otros sistemas GNSS

GPS es el sistema de EE. UU., pero el término general es GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite). Otros países tienen el suyo:

• GLONASS — Rusia
• Galileo — Unión Europea (el más preciso para uso civil)
• BeiDou — China

Los celulares modernos combinan señales de varios sistemas a la vez para mejorar precisión y rapidez. Además usan A-GPS (GPS asistido): descargan por internet la posición de los satélites para ubicarte en segundos, y se apoyan en redes WiFi y antenas de celular cercanas.