¿COMO MIDE LAS DISTANCIAS Y LAS POSICIONES UN GPS?
A los precios que están y con lo útiles que son, todo el mundo sabe para que valen y como se manejan, pero… ¿cómo es posible que nos puedan decir en donde estamos y con una precisión tan increíble de solo unas decenas de metros de error?
Para entenderlo, debemos saber que cada satélite tiene una posición perfectamente definida y que su orbita es predecible. El GPS funciona por triangulación. Conociendo la distancia desde el barco receptor a 3 satélites distintos se puede calcular resolviendo unas ecuaciones de trigonometría sobre superficies esféricas, la posición exacta en la que nos encontramos.
Los 24 satélites de la red GPS orbitan a 10.900 millas de la superficie terrestre lanzando continuamente mensajes. En cada mensaje se dice qué satélite es, en donde está exactamente y la hora en la que emite cada mensaje. Es muy importante destacar que la hora es terriblemente exacta gracias a un reloj atómico instalado en cada satélite. La precisión del reloj es por tanto fundamental y del orden de una cien millonésima de segundo. Es decir que el reloj se puede atrasar o adelantar no más de un segundo en 30 años!
En el receptor es también fundamental que el reloj sea muy exacto y sobre todo que esté perfectamente sincronizado con el reloj de los satélites. Como no se puede instalar un reloj atómico en cada receptor de GPS pues son muy caros y ocupan mucho, los mismos satélites se encargan de enviar una señal a los receptores GPS para que estos se sincronicen exactamente. En definitiva en nuestro GPS tenemos la hora con una exactitud de millonésimas de segundo, y totalmente sincronizada con la hora universal de los satélites.
La distancia hasta un satélite se calcula sabiendo el tiempo que tarda en llegar la señal de radio al receptor GPS. Como la velocidad de la luz (y de las ondas de radio) es constante e igual a 300.000 kilómetros por segundo, cuando el mensaje del satélite llega al receptor, no hay más que comparar la hora actual del receptor con la hora que marca el mensaje recibido.
Con este primer mensaje recibido, el receptor GPS sabe que nos encontramos sobre una esfera cuyo radio es la distancia calculada al satélite, el cual también nos enviaba en el mensaje su posición exacta justo en el momento de la emisión. Esta misma operación repetida con un segundo satélite nos permite saber que estamos en el círculo intersección de la primera y segunda esfera. Con un tercer satélite sacamos una tercera esfera que corta al círculo anterior en un único punto (en realidad corta en dos puntos, pero uno de ellos situado en el espacio exterior a la tierra, el cual es lógicamente descartado).
¿COMO SE SINCRONIZA Y CORRIGE LA HORA EN EL RECEPTOR GPS?
En el receptor GPS no hay más que un sencillo reloj de cuarzo como los baratos y bastante exactos que encontramos en cualquier relojería. Aunque son muy precisos, no se aproximan ni de lejos a la exactitud de un reloj atómico, el cual no se puede instalar en el receptor GPS entre otras cosas porque cuestan más de 100.000 Euros. Es importantísimo que el reloj del receptor esté sincronizado a la perfección con el reloj atómico de los satélites.
El truco es hábil y eficaz. Si con tres satélites sabemos exactamente el punto en el que estamos, una cuarta esfera trazada mediante un cuarto satélite nos debería corroborar el cálculo del punto en el que nos encontramos. Si el reloj del GPS está perfectamente sincronizado, el punto coincide y no nada que hacer. Si el punto tiene una ligera variación se debe a que el reloj del receptor GPS está ligeramente fuera de sincronía y la desviación entre las dos posiciones permite calcular las millonésimas de segundo que hay que adelantar o atrasar la hora del receptor GPS.
Fuente: fondear.org
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eduardo
