GPS, sus aplicaciones
Los GPS son sistemas de radionavegación que permiten a un dispositivo receptor localizar su propia posición sobre la Tierra con una precisión de hasta centímetros, si se utiliza GPS diferencial, aunque lo común son unos pocos metros. Los GPS funcionan mediante una red de satélites artificiales que emiten señales de radiofrecuencia codificadas, que son captadas por los receptores en la superficie terrestre. Estas señales contienen información sobre la identidad, la posición y la hora del satélite, así como datos sobre la constelación de satélites que forman parte del sistema.
Para determinar su posición, un receptor GPS necesita recibir las señales de al menos cuatro satélites, y utilizar el método de trilateración, que consiste en calcular la distancia a cada satélite a partir del tiempo que tarda en llegar la señal, y luego resolver un sistema de ecuaciones que permite obtener las coordenadas tridimensionales del receptor. Además, el receptor puede sincronizar su propio reloj con el tiempo del sistema GPS, que se basa en los relojes atómicos a bordo de cada satélite, y obtener así una medida precisa del tiempo.
El sistema GPS fue desarrollado, instalado y empleado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, y actualmente es propiedad de la Fuerza Espacial de los Estados Unidos. El sistema GPS tiene fines militares y civiles, y ofrece servicios de posicionamiento, navegación y cronometría gratuitos a usuarios de todo el mundo. El sistema GPS tiene múltiples aplicaciones en diversos campos, como la geodesia, la cartografía, la agricultura, el transporte, la seguridad, el deporte, el ocio, entre otros.
El sistema GPS está formado por tres segmentos: el segmento espacial, el segmento de control y el segmento de usuario. El segmento espacial está constituido por una constelación de 31 satélites operativos, que orbitan alrededor de la Tierra a una altitud de unos 20 200 km, y que cubren las seis órbitas circulares inclinadas 55° respecto al ecuador. Cada satélite completa una órbita cada 12 horas, y transmite dos tipos de señales: la señal L1, que es de uso civil y tiene una frecuencia de 1575,42 MHz, y la señal L2, que es de uso militar y tiene una frecuencia de 1227,60 MHz1. El segmento de control está compuesto por una estación principal, ubicada en Colorado Springs, y varias estaciones de seguimiento y antenas terrestres distribuidas por el mundo, que se encargan de monitorizar y controlar el funcionamiento de los satélites, y de enviarles las correcciones y actualizaciones necesarias. El segmento de usuario está formado por los receptores GPS, que pueden ser de diferentes tipos y tamaños, y que reciben y procesan las señales de los satélites para obtener su posición, velocidad y tiempo.
El sistema GPS tiene algunas limitaciones y fuentes de error que pueden afectar a la precisión de las mediciones, como la propagación de las señales en la atmósfera, la geometría de los satélites, el reloj del receptor, el ruido electrónico, la interferencia o el bloqueo de las señales, entre otros1. Para mejorar la precisión del sistema GPS, se han desarrollado técnicas de corrección y de aumento, como el GPS diferencial, que consiste en utilizar una estación de referencia con una posición conocida que envía las correcciones a los receptores cercanos; o el Sistema de Aumentación Basado en Satélites (SBAS), que consiste en utilizar satélites geoestacionarios que transmiten las correcciones a los receptores en una región determinada.
El sistema GPS es el más utilizado y conocido de los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS), pero no es el único. Existen otros sistemas similares, como el GLONASS ruso, el Galileo europeo, el BeiDou chino, el IRNSS indio, el QZSS japonés o el NAVIC indio, que ofrecen servicios complementarios o alternativos al GPS. Además, existen sistemas regionales o locales de navegación por satélite, como el EGNOS europeo, el WAAS estadounidense, el GAGAN indio o el MSAS japonés, que mejoran la precisión y la disponibilidad del GPS en sus respectivas zonas de cobertura.