EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL Y LOS RECEPTORES GPS
Esta información interesa a todos los que están pensando
realizar alguna travesía
en alguna zona remota del planeta donde es
posible perderse.
¿Qué es el GPS?
 El Sistema GPS (Global
Positioning System) o Sistema de posicionamiento Global es un sistema de
posicionamiento terrestre, la posición la calculan los receptores GPS
gracias a la información recibida desde satélites en órbita alrededor de
la Tierra. Consiste en una red de 24 satélites, propiedad del Gobierno de
los Estados Unidos de América y gestionada por el Departamento de Defensa,
que proporciona un servicio de posicionamiento para todo el globo
terrestre.
Cada uno de estos 24 satélites, situados en una órbita geoestacionaria
a unos 20.000 Km. De la Tierra y equipados con relojes atómicos transmiten
ininterrumpidamente la hora exacta y su posición en el espacio.
Esto es, a grandes rasgos, el sistema GPS. A partir de esto, los
receptores GPS reciben esos datos que, una vez procesados, nos muestran.
Como funciona un receptor GPS
Como hemos dicho anteriormente,
los receptores GPS reciben la información precisa de la hora y la posición
del satélite. Exactamente, recibe dos tipos de datos, los datos del
Almanaque, que consiste en una serie de parámetros generales sobre la
ubicación y la operatividad de cada satélite en relación al resto de
satélites de la red, esta información puede ser recibida desde cualquier
satélite, y una vez el receptor GPS tiene la información del último
Almanaque recibido y la hora precisa, sabe donde buscar los satélites en
el espacio; la otra serie de datos, también conocida como Efemérides, hace
referencia a los datos precisos, únicamente, del satélite que está siendo
captado por el receptor GPS, son parámetros orbitales exclusivos de ese
satélite y se utilizan para calcular la distancia exacta del receptor al
satélite. Cuando el receptor ha captado la señal de, al menos, tres
satélites calcula su propia posición en la Tierra mediante la
triangulación de la posición de los satélites captados, y nos presentan
los datos de Longitud, Latitud y Altitud calculados. Los receptores GPS
pueden recibir, y habitualmente lo hacen, la señal de más de tres
satélites para calcular su posición. En principio, cuantas más señales
recibe, más exacto es el cálculo de posición.
Teniendo en cuenta que la concepción inicial de este sistema era hacer
un uso militar del mismo, debemos señalar que los receptores que podemos
encontrar en el mercado son para uso civil, y que éstos quedan sujetos a
una degradación de precisión que oscila de los 15 a los 100 metros RMS o
2DRMS1 en función de las circunstancias
geoestratégicas del momento, según la interpretación del Departamento de
Defensa de los EE.UU., quien gestiona y proporciona este servicio. Esta
degradación queda regulada por el Programa de Disponibilidad Selectiva del
Departamento de Defensa de los EE.UU. o SA (Selective Availability) y,
como hemos indicado antes, introduce un error en la transmisión de la
posición para los receptores de uso civil. Esto es, naturalmente, para
mantener una ventaja estratégica durante las operaciones militares que lo
requieran.
De todo esto se deduce que, habitualmente, los receptores GPS tienen un
error nominal en el cálculo de la posición aproximadamente 15 m. RMS que
puede aumentar hasta los 100 m. RMS cuando el Gobierno de los EE.UU. lo
estime oportuno. Esto no es ningún problema, puesto que nuestra posición
siempre mantiene un error de valor casi constante, y en cuanto a la
orientación, no nos supone ninguna pérdida de fiabilidad, puesto que es un
error de dimensiones muy reducidas que, incluso en las condiciones más
extremas de falta de visibilidad, nunca excederá nuestro campo visual.
Normalmente, cuando el error en la posición aumenta de los 15m., sólo lo
hace de forma temporal, y responde a operaciones de tipo militar o
estratégico que coinciden con nuestro uso del receptor.
Si la utilización que vamos a dar a nuestro receptor GPS requiere más
precisión aún, como trabajos topográficos, levantamientos cartográficos,
carreras de orientación, situación de balizas, etc., casi todas las firmas
disponen de antenas opcionales con dispositivos DGPS2 para algunos de sus receptores que
corrigen mediante cálculo diferencial este error, disminuyéndolo hasta un
margen de 1 a 3 metros RMS.
Usos de un receptor GPS
Naturalmente, podemos utilizar
nuestro receptor GPS para todo aquello en lo que creamos que nos puede ser
útil. No obstante, debemos tener en cuenta que son, exclusivamente,
receptores de datos que calculan nuestra posición exacta y que no trabajan
con ningún dato analógico (temperaturas, presión, humedad...). Son
dispositivos extraordinariamente útiles para cualquier tarea de
navegación, seguimiento de rutas, almacenamiento de puntos para
posteriores estudios, ...pero en ningún caso podemos esperar deducir datos
atmosféricos a partir de ellos.
 Sin embargo, también
debemos valorar que, incluso, los modelos más "pequeños" que los
fabricantes de GPS's ponen a disposición de la navegación personal, son
una evolución de los sistemas de navegación aeronáutica y marítima que se
han ido perfeccionando diariamente desde hace años. Esto supone una serie
de ventajas importantes para los usuarios de GPS's para la navegación
personal terrestre.
En primer lugar, una cuestión de escala. Está claro que las dimensiones
de la navegación aeronáutica y marítima respecto de las dimensiones de la
navegación terrestre, incluso con vehículos motorizados, son mucho
mayores.
Esto significa que los receptores "pequeños" también disponen de los
recursos de navegación y de la exactitud de los grandes sólo que los
primeros disponen de funciones menos sofisticadas que estos últimos para
la propia navegación.
Para entendernos, digamos que las pantallas y funciones gráficas que
requiere el piloto de una embarcación incorporadas a su receptor GPS deben
ser muchas más y más sofisticadas que las que necesitamos para orientarnos
en dimensiones más pequeñas. Pero el sistema de recepción, y el cálculo de
la posición es el mismo en un caso que en otro. Supongamos que ocurre si
una embarcación sigue un rumbo con un error de un segundo (1/3600 grados),
sin corregir ese rumbo durante varios días, puede ser que cuando busque el
punto que espera encontrar en la costa, simplemente no lo encuentre,
puesto que se habrá alejado cientos de kilómetros de él, pues bien
disponemos de un sistema con la misma exactitud para navegar pero con
menos funciones gráficas.
Todo esto lo podemos sintetizar diciendo que un receptor GPS nos
proporciona, para la navegación terrestre, muchas más prestaciones que las
que podemos necesitar para orientarnos. Los seguimientos de desvío de
rumbos, los seguimientos de rutas, brújulas electrónicas, etc., son
funciones que podemos encontrar en nuestros "pequeños" GPS's.
Para aquellos que necesiten un GPS para situar puntos más que para
orientarse o navegar, como cartógrafos, geógrafos, topógrafos, geólogos,
etc., deberán valorar qué tipo de trabajo de campo van a desarrollar, de
tal forma que puedan deducir si necesitan más o menos funciones de
navegación, o más o menos capacidad de almacenamiento de puntos, y decidir
cuáles son sus necesidades y prioridades para utilizar estos dispositivos.
No obstante podemos adelantar que cualquiera de los GPS's que hemos
denominado como "pequeños", acostumbran a ser suficientes para la mayoría
de este tipo de trabajos. Si es necesario trabajar con sistemas de
coordenadas distintas a los habituales UTM, OSGB, etc. o está previsto
utilizar mucha variedad de Datums, habrá que consultar las indicaciones
técnicas para cada modelo y buscar el más indicado. Casi todas las firmas
disponen de modelos de gama media, que optimizan mejor estos recursos.
También es interesante destacar, la gran utilidad de estos dispositivos
para cuestiones de seguridad, pensemos en la cantidad de pérdida de vidas
y de situaciones traumáticas que se podrían evitar, si en cualquier tipo
de actividad al aire libre en la que las cosas se han complicado y se
requiere la actuación de un equipo de rescate, se les pudiera facilitar la
posición exacta de las que se encuentra un accidentado. Probablemente, nos
parezca un tanto sofisticado y poco ortodoxo, andar por ahí con un GPS y
un teléfono móvil GSM para si tenemos problemas, pero podemos suponer que
a Russell, a Barrau, incluso a Hillary les deben parecer casi igual de
sofisticado un crampón de aleación con 12 puntas y fijación automática, o
una prenda de Gore o un bastón telescópico ultraligero de tres tramos, o
un sobre de liofilizado, o un piolet modular ergonómico...y un sin fin de
cosas a las que nos hemos acostumbrado y ya nos parecen normales.
Ventajas del GPS respecto a los sistemas habituales de
orientación
En síntesis, podemos entender el GPS como un sistema
que nos facilita nuestra posición en la tierra y nuestra altitud, con una
precisión casi exacta, incluso en condiciones meteorológicas muy
adversas.3
Es muy importante entender que el cálculo de la posición y la altitud
no se hace a partir de los datos de sensores analógicos de presión,
humedad o temperatura (o una combinación de éstos) como en los altímetros
o altímetros-barómetros analógicos, o incluso como en los más sofisticados
altímetros digitales, sino que se hace a partir de los datos que nos envía
una constelación de satélites e órbita que, a pesar de ser simples como
satélites, nos proporcionan la fiabilidad de hacer uso de la tecnología
más sofisticada y precisa de la que el hombre dispone actualmente. También
debemos reparar en el hecho de que la evolución de ésos datos analógicos
que, en efecto, nos van a ser muy útiles para prever los cambios
atmosféricos y las condiciones ambientales para el desarrollo de la
actividad que llevemos a cabo, son de una fiabilidad relativa para
calcular nuestra posición y altitud exactas.
Además, todos los GPS's incorporan funciones de navegación realmente
sofisticadas que nos harán cambiar nuestro concepto de la orientación. Por
ejemplo, podemos elaborar nuestras rutas sobre mapas, registrando en el
dispositivo los puntos por los que queremos, o debemos pasar y, sobre el
terreno, activando esa ruta, una pantalla gráfica no indicará si estamos
sobre el rumbo correcto o nos estamos desviando en alguna dirección; o
utilizar la misma función en rutas reversibles, es decir, ir registrando
puntos por lo que vamos pasando para luego poder volver por esos mismos
puntos con seguridad. Con todos estos datos, además podemos deducir la
velocidad a la que nos estamos desplazando con exactitud, mientras
mantenemos nuestro rumbo en línea recta, o deducir la velocidad a la que
nos hemos desplazado si registramos todos los puntos de cambio de
rumbo...y un largo etc. de funciones muy útiles e interesantes que podemos
ir descubriendo al utilizar estos dispositivos.
Utilizar con PC's los datos obtenidos con receptores GPS
Si
necesitamos exportar los datos obtenidos con nuestro receptor GPS a una
computadora para hacer los cálculos que sean necesarios, es bueno recordar
que, habitualmente, los kits para transferencia de datos entre PC's y
GPS's así como los kits de alimentación eléctrica, acostumbran a ser
dispositivos opcionales cuando adquirimos nuestro receptor GPS, al menos
hasta los receptores de gama media, que ya empiezan a incorporar funciones
que pueden hacer necesario incluir estos kits en serie. Además, no podemos
olvidar que necesitaremos un software específico para importar esos datos
de una forma más o menos estándar, que nos permita hacer uso de ellos de
manera versátil.
Los interfaces más corrientes con los NMEA 0180,0181 y 0183, así que
necesitaremos software que contemple éstos interfaces, para hacer
transferencias por un puerto serie. También es corriente encontrar
interfaces con correcciones RS232 que nos permitan hacer transferencias
por puertos paralelos. Además, existen interfaces propios de muchas firmas
de fabricantes de GPS's que crean sus propios protocolos.
El software para estas tareas, es relativamente barato (si lo que
queremos, simplemente, es obtener esos datos, claro está), e incluso
existen muchas aplicaciones de shareware y freeware que podemos encontrar,
por ejemplo (cuando no), en Internet. Al final de este documento hay una
pequeña relación de direcciones interesantes para encontrar más
información sobre este tema.
Conclusión
En síntesis, podemos decir que la tecnología pone a
nuestra disposición un sistema para situarnos en la Tierra realmente
sofisticado, pero enormemente útil si sabemos utilizarlo. Aunque nos pasa
desapercibido, gracias a avances como este podemos desplazarnos de una
punta del globo o otra de la forma en la que lo hacemos a finales del
siglo XX, puesto que cuando, por ejemplo, tomamos un avión estamos
haciendo uso de ello sin darnos cuenta.
Por otro lado, saber exactamente dónde nos encontramos, es algo que en
muchas ocasiones nos es realmente necesario cuando practicamos cualquier
tipo de actividad al aire libre. ¿Quien no ha pasado más o menos temor,
practicando actividades a cualquier nivel, cuando en un territorio poco
conocido no sabe si está acercándose o alejándose del punto que busca? En
estas ocasiones, disponer de un sistema que nos proporciona nuestra
posición exacta, tiene un valor incalculable.
Resumiendo, nosotros mismos debemos sacarle más o menos partido a este
sistema en función del uso que demos a nuestro receptor GPS, pero lo que
está claro es que es un sistema realmente útil.
Algunas direcciones interesantes en Internet.
A partir de estas direcciones, quizás de las más interesantes acerca
del tema, encontramos enlaces para "cansarnos", como tantas veces, de
encontrar información acerca del sistema GPS, en Internet.
Notas
1 .
Es importante observar que 15 metros RMS o 2DRMS no son 15 metros reales.
La notación RMS significa que se trata de un error aleatorio que degrada
la exactitud de nuestra posición en cualquier dirección, mientras que la
notación 2D significa que ese error aleatorios se produce en dos
dimensiones (latitud y longitud), así pues el error real nunca llega a
esos 15m.
2 . El Diferencial GPS calcula el tamaño del error para
cada satélite y lo aplica al calculo de la posición. Si utilizamos
receptores DGPS como balizas, necesitamos que nuestro receptor GPS sea
compatible con éstos, que éste en su radio e introducir la posición
corregida en nuestro GPS que nos proporcionen estos diferenciales.
3 .
Debemos tener en cuenta que el receptor sólo necesita recibir la señal de
3 satélites para calcular su posición y, habitualmente, está recibiendo la
señal de hasta 8 o 12 satélites, según los fabricantes. Por tanto la
probabilidad de recibir la señal de, al menos, 3 satélites es muy alta,
incluso en condiciones meteorológicas muy adversas o en terrenos con una
morfología muy escarpada. Claro está, siempre debemos buscar nuestra
posición al aire libre y en el lugar que nos proporcione más espacio
abierto.
Fotos: Secretaría de Turismo.
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