Cómo funciona el GPS

por Rutas por Gipuzkoa
Cómo funciona el GPS
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¿Cómo funciona el GPS? Los amantes del deporte al aire libre (montañismo, senderismo, esquí, etc.), encontramos en el GPS el guía para situarnos en entornos desconocidos, localizar el lugar de destino y dibujar la ruta más adecuada. Trataré de explicar a continuación el funcionamiento del GPS.

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Es muy importante que aprendamos a orientarnos de forma manual, utilizando la brújula y el mapa. Aunque sepamos perfectamente cómo funciona el GPS no podemos confiar al 100% en nuestro dispositivo, ya que en cualquier momento puede averiase, agotarse la batería o perder la señal.

EL GPS ¿Qué es?

Cómo funciona el GPS

¿Cómo funciona el GPS? Los satélites envían información a los receptores

Antes de saber cómo funciona el GPS convine que sepamos qué es.

El Sistema de posicionamiento Global (GPS) es un método de radionavegación basado en una red de 24 satélites situados en órbita sobre la Tierra, a unos 20.000 km de distancia. Estos satélites envían la información necesaria a los receptores GPS para indicar nuestra localización, velocidad y altura.

Esta red es propiedad de EEUU, pero desde el 2 de mayo de 2000, el GPS se encuentra disponible para todo el mundo sin ninguna clase de limitación.

El Sistema de posicionamiento Global (GPS) es un método de radionavegación basado en una red de 24 satélites situados en órbita sobre la Tierra, a unos 20.000 km de distancia. Estos envían información a los receptores para indicar nuestra localización, velocidad y altura. Esto explica de forma muy resumida cómo funciona el GPS

La antigua Unión Soviética construyó un sistema semejante denominado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa.

Por su parte, la Unión Europea está desarrollando su propio sistema de posicionamiento por satélite, llamado GALILEO.

La República Popular China también está implementado el suyo, BEIDOU.

¿Cómo funciona el GPS?

Intentaré explicar de la forma más sencilla posible cómo funciona el GPS. El Sistema de posicionamiento Global se compone de los satélites en órbita sobre la Tierra, las estaciones terrestres de seguimiento y los receptores GPS de los usuarios. Los satélites emiten señales desde el espacio que reciben los receptores, estos proporcionan sus coordenadas de latitud, longitud y altitud, así como la hora local. El receptor necesita contactar con un mínimo de cuatro satélites (aunque para una información más básica basta con tres) para determinar la posición y altura.

La siguiente infografía explica el funcionamiento del GPS:


Cómo funciona el GPS (Fuente: CONSUMER.es EROSKI)


En este vídeo también puedes ver una breve explicación animada del funcionamiento de un GPS.

Sistema de coordenadas para entender cómo funciona el GPS

Para que el GPS pueda indicarnos la ubicación sobre la Tierra se necesita un sistema de coordenadas. Hay varios tipos, pero los más utilizados son el sistema de coordenadas geográficas (latitud y longitud) y las coordenadas UTM (Universal Transversa Mercator).

COORDENADAS GEOGRÁFICAS

Las coordenadas geográficas son un grupo de líneas imaginarias que permiten ubicar con precisión un punto cualquiera en la superficie terrestre. Este conjunto de líneas reciben el nombre de meridianos y paralelos. Si entendemos estos conceptos será mas fácil comprender cómo funciona el GPS.

Paralelos y Latitud:

Los paralelos corresponden a los círculos imaginarios que se trazan paralelos a la línea del ecuador. Mantienen siempre la misma distancia entre sí.

La latitud es la distancia existente entre cualquier paralelo y la línea del ecuador:

  • Los que se encuentran al norte de la línea del ecuador reciben la denominación Norte (N).
  • Los que se encuentran al sur de la línea del ecuador reciben la denominación Sur (S).
  • Se mide de 0º a 90º.
  • Al Ecuador le corresponde la latitud de 0º. Los polos Norte y Sur tienen latitud 90º N y 90º S respectivamente.

Meridianos y longitud:

Los meridianos son líneas imaginarias que van del Polo Norte al Polo Sur. El meridiano de referencia es el meridiano 0º o meridiano de Greenwich. Divide a la Tierra en dos Hemisferios: Hemisferio Oeste u Occidental y Hemisferio Este u Oriental.

La longitud es la distancia existente entre cualquier meridiano y el de Greenwich:

  • Los meridianos que se encuentran al oriente del meridiano de Greenwich reciben la denominación Este (E).
  • Los meridianos que se encuentran al occidente del meridiano de Greenwich reciben la denominación Oeste (O).
  • Se mide de 0º a 180º.
  • Al meridiano de Greenwich le corresponde la longitud de 0º. El antimeridiano correspondiente está ubicado a 180º. Los polos Norte y Sur no tienen longitud.

Cualquier punto situado en la superficie de la Tierra se encuentra ubicado en el cruce de un paralelo (latitud) y un meridiano (longitud). Si se indica la latitud y la longitud de un lugar, se obtiene su localización exacta.

Infografía interactiva que explica los conceptos expuestos y nos ayuda a comprender cómo funciona el GPS:


COORDENADAS UTM

El sistema de coordenadas Universal Transverse Mercator (UTM) es un sistema de proyección cartográfico basado en cuadrículas con el cual se pueden referenciar puntos sobre la superficie terrestre.

Fue creado por el ejército de los E.E.U.U. en 1947 y está basado en un modelo elipsoidal de la Tierra (el elipsoide Internacional de referencia de Hayford). Su unidad de medida básica es el metro.

La siguiente infografía muestra una información más detallada sobre el sistema de coordenadas UTM:


Fuente: Coordenadas Utm de Alejandro Romero

 

Historia del GPS

En el año 1957 la Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik I, que era monitorizado gracias al Efecto Doppler de la señal que transmitía. Debido a este hecho, se comenzó a pensar que, de igual modo, la posición de un observador podría ser establecida mediante el estudio de la frecuencia Doppler de una señal transmitida por un satélite cuya órbita estuviera determinada con precisión.

Como consecuencia, el Departamento de Defenda de EE.UU aplicó esta tecnología para proveer a los sistemas de navegación de sus flotas posiciones actualizadas y precisas. Esto dio lugar al desarrollo del sistema TRANSIT en el año 1964. Podríamos considerar esto como los inicios del GPS. Este sistema estaba constituido por una constelación de seis satélites en órbita polar baja, a una altura de 1074 km. Tal configuración conseguía una cobertura mundial pero no constante.

Inicialmente fue desarrollado como un sistema de estrategia bélica, pero con el paso del tiempo el gobierno de EE.UU permitió su uso público, aunque limitando ligeramente su exactitud.

Posteriormente, en esa misma década y gracias al desarrollo de los relojes atómicos, se diseñó una constelación de satélites, portando cada uno de ellos un reloj, estando todos sincronizados con base a una referencia de tiempo determinada.

Más tarde, en 1973, se combinaron los programas de las Fuerza Aérea de los Estados Unidos y de la Armada. El primero consistía en una técnica de transmisión codificada que provee datos precisos usando una señal modulada con un código de ruido pseudo-aleatorio, lo que se conoció como Navigation Technology Program, posteriormente renombrado como NAVSTAR GPS.

Después, entre 1978 y 1985 se desarrollaron y lanzaron once satélites prototipo experimentales NAVSTAR, a los que siguieron otras generaciones de satélites, hasta completar la constelación actual, a la que se declaró con «capacidad peracional inicial» en diciembre de 1993 y con «capacidad operacional total» y utilidad civil en abril de 1995.

En 1994 se convirtió en objeto de uso civil, EEUU ofreció el servicio normalizado de determinación de la posición para apoyar las necesidades de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI).

Saber más sobre la historia del GPS en Wikipedia.

¿Para qué sirve el GPS?

Se utiliza para determinar a escala mundial la posición de un objeto, un vehículo o una persona con mucha precisión; a cualquier hora y desde cualquier lugar. Es decir, es lo que sirve para localizar la ubicación o el lugar en donde te encuentras o se encuentra algo.

Aplicaciones del GPS

A efectos prácticos el GPS sirve para:

  • Navegación terrestre, marítima y aérea. Incluso para peatones, éste se ha convertido en el uso más extendido de esta tecnología. Cualquiera puede saber cómo funciona un GPS de este tipo.
  • Aplicaciones militares. El GPS nació como una herramienta de uso militar. Posteriormente se permitió su uso civil, pero hoy en día sigue siendo una tecnología con importantes aplicaciones militares.
  • Localización de personas. El GPS puede ser una herramienta importante en el ámbito de la teleasistencia, con enfermos, dependientes o menores.
  • Localización de animales. El control de los hábitos de especies en peligro de extinción, la vigilancia en tiempo real de la caza furtiva o la localización de mascotas son algunos de los usos más habituales en este ámbito.
  • Seguridad pública y privada. Se puede aplicar a sistemas de alarmas, medidas antirrobo, seguridad personal, etc.
  • Teléfonos móviles. Puede servir incluso para recuperar el propio dispositivo móvil en caso de robo o pérdida.
  • Deporte. Muchos deportistas han incorporado a sus entrenamientos esta tecnología para mejorar su rendimiento. Cada día son más los aficionados al running o al ciclismo que salen a correr con su GPS activado, para poder medir su progresión con precisión.
  • Salvamento y rescate. La tecnología GPS como una herramienta que permite localizar y poner a salvo a personas en situaciones de emergencia. La precisión del GPS mejora considerablemente la velocidad de respuesta, ya sea en la montaña, en el bosque o en alta mar.
  • Topografía y cartografía. Sirve para obtener datos extremandamente precisos y fiables.

Se utiliza para determinar a escala mundial la posición de un objeto, un vehículo o una persona con mucha precisión; a cualquier hora y desde cualquier lugar

El manejo básico del GPS. Aprende cómo funciona el GPS

Términos básicos:

  • Waypoint: Es la posición de un punto concreto de la superficie de la tierra. El receptor GPS permite almacenar estos waypoints en su memoria para poder dirigirse a ellos. Puede ser nuestra posición actual, una fuente, una cumbre, un punto determinado en una ruta, un refugio, etc.
  • Este punto incluye las coordenadas de posición, la altitud y la fecha y hora de creación. Se le puede asignar un nombre o identificador, un icono o una imagen gráfica y un texto descriptivo.
  • Track: Un track es una sucesión de puntos, unos detrás de otros, que define in camino recorrido. El GPS realiza este proceso automáticamente, va guardando el camino que estamos haciendo. Algunos GPS pueden guardar tracks de 10000 e incluso 50000 puntos. Cada uno de estos puntos de tracks contienen las coordenadas de posición, la altitud y la fecha y hora de creación.
  • Rutas: Son similares a los tracks, definen un recorrido que une varios waypoints.
  • Las rutas están menos definidas que los tracks, simplemente tienen waypoints como puntos intermedios. El track ha sido creado sobre la marcha y tiene cientos de puntos, permitiendo un mejor seguimiento del camino.

Cómo usar el GPS en la montaña

Antes de comenzar, aunque sepamos cómo funciona el GPS es fundamental que sepamos orientarnos de manera natural, utilizando la brújula y la cartografía en papel. No podemos confiar al 100% en nuestro dispositivo,  en cualquier momento se puede agotar la batería, averiarse o simplemente perder la señal.

Qué necesitamos:

  • Un receptor GPS. La marca Garmin es la más extendida.
  • Mapas digitales. Conviene instalar alguna cartografía. En internet podemos encontrar varias gratuitas, como Topohispania o Topopirineos.
  • Programas para conectar el ordenador con el GPS. BaseMap, Compe GPS, Ozi Explorer son los mas habituales.
  • Tracks o rutas. Para cargarlas en nuestro dispositivo antes de salir.
  • Un ordenador. Para transferir la información (mapas, tracks, waypoints) de la computadora al GPS y viceversa y editarla a nuestro antojo.

Aunque sepamos perfectamente cómo funciona el GPS no podemos confiar al 100% en nuestro dispositivo,  en cualquier momento se puede agotar la batería, averiarse o simplemente perder la señal

Salida a la montaña:

Reloj GPS

Reloj GPS, una buena opción

Una vez que tengamos el GPS en nuestras manos debemos aprender los conceptos básicos de utilización, el funcionamiento del GPS. Tenemos que saber localizar un punto único sobre la superficie del planeta, para ello es importante leer detenidamente la guía de uso que se suministra con el aparato. Debemos aprender bien cómo funciona el GPS.

Un vez que comencemos a caminar, nuestro receptor va dibujando una línea en la pantalla siguiendo nuestros pasos. Estos datos se graban en el dispositivo. Si hemos cargado previamente el track de la excursión que vamos a realizar, con seguir la linea que aparecerá en pantalla sería suficiente para llegar a nuestro destino. No obstante, esto no es lo más recomendado, así que necesitaremos instalar alguna cartografía y que la línea que marca nuestro sendero consiga algo de significado en el contexto.

En Wikiloc y en RutasporGipuzkoa.com podemos descargar multitud de tracks.

Ya en casa, podemos descargar el track de nuestra ruta para compartirlo o utilizarlo en próximas ocasiones. Los programas instalados en nuestro ordenador posibilitan editarlo, modificando o añadiendo waypoints; eliminar puntos innecesarios, etc.

¿Qué GPS me compro?

Las funciones más usuales las encontramos en los GPS de gama media. Normalmente, para el senderismo y la montaña recomiendo el Garmin Etrex 30 o el Garmin Datkota 20. Además, son GPS muy fiables a un precio asequible.

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La diferencia más significativa entre el Garmin Etrex 30 o el Garmin Datkota 20 es que el segundo de ellos tiene pantalla táctil, convirtiéndolo en un aparato más intuitivo y sencillo de utilizar. Como contrapartida la visibilidad de la pantalla a pleno sol no es muy buena.

Por lo tanto, el Garmin Etrex 30 tiene mejor receptor y utiliza el sistema de posicionamiento GPS y GLONASS (americano y ruso). Obtiene por tanto una posición más precisa.

En definitiva:

  • Garmin Datkota 20: funciona muy bien y es más intuitivo.
    En primer lugar, el Garmin Dakota 20 es un resistente GPS que cabe en la palma de la mano. También dispone de una pantalla táctil de 2.6 pulgadas en color, receptor GPS de alta sensibilidad con predicción de satélites HotFix™, altímetro barométrico, brújula electrónica de tres ejes y ranura para tarjetas microSD™. Todo ello en un potente y asequible dispositivo. Además, está diseñado para soportar las inclemencias meteorológicas, los golpes, el polvo, la suciedad o el agua.
  • Garmin Etrex 30: mucha precisión. La pantalla se ve mejor (algo a tener en cuenta si practicas bici).
    Además, el Garmin eTrex 30 tiene una pantalla brillante mejorada de 2.2 pungadas y 65.000 colores, que puede leerse con la luz del sol. Duradera y resistente al agua, la unidad Garmin eTrex 30 está diseñada para soportar las inclemencias meteorológicas. También dispone una interfaz mejorada y conserva la resistencia ante los elementos, ya sea polvo, suciedad, humedad o agua.

 

RECOMENDACIONES FINALES

  • Antes de salir conviene saber cómo funciona el GPS.
  • No lleves el GPS en una posición que no reciba buena señal (por ejemplo, dentro de la mochila tumbado o con algún elemento metálico más alto que él, haciéndole “sombra” a su antena)
  • Asegúrate de que el GPS tiene batería suficiente para todo el recorrido y lleva además un juego nuevo de recambio.

Fuentes

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