En los vehículos actuales ya es habitual encontrarnos con sistemas de navegación que nos van indicando constantemente la dirección hacia nuestro destino, mostrada en un mapa con todo lujo de detalles.

EL SISTEMA GPS
El GPS o sistema de posicionamiento global (Global Positioning System) es un sofisticado sistema de orientación y navegación, cuyo funcionamiento está basado en la recepción y procesamiento de las informaciones emitidas por una red de 24 satélites situados en diferentes órbitas, a una altura de unos 20.000 kms. Cada satélite da dos vueltas diarias alrededor del planeta tierra, una cada 12 horas.

El sistema GPS fue desarrollado por el Dpto. de Defensa de los EE.UU., a partir de año 1973, exclusivamente con fines militares. Las primeras señales de pruebas fueron emitidas por un satélite lanzado en junio de 1977. El GPS comenzó a ser completamente operativo a partir de 1994 en náutica y aviación.

Cada satélite de la constelación GPS emite continuamente dos códigos de datos diferentes en formato digital. Estos datos son transmitidos por señales de radio en forma de microondas. Uno de los códigos está reservado, exclusivamente, para uso militar y no puede ser captado por los receptores GPS civiles. El otro código, de uso civil, transmite dos series de datos, conocidas como “almanaque” y “efemérides”.

Al captar las señales de un mínimo de tres satélites, el receptor GPS determina la posición que ocupa sobre la superficie de la tierra, mediante las coordenadas de longitud y latitud (dos dimensiones). La recepción de las señales de cuatro o más satélites facilitará, además, la altitud sobre el nivel del mar del receptor. Las coordenadas de posición que puede facilitar el receptor se actualizan cada segundo.

MEDICIÓN DE DISTANCIAS
Como cualquier otro sistema de radiolocalización, si calculamos la distancia a tres transmisiones de posición conocida, podremos triangular nuestra posición en cualquier lugar de la Tierra. Asi pues, como primera premisa, es necesario que el receptor GPS conozca exactamente la posición de los satélites de la constelación.

RECEPTORES GPS
Funcionalmente existen tres tipos de receptores terrestres GPS:

Receptores secuenciales o monocanal. Están dotados de un único canal de radio y por tanto sólo pueden recibir la señal de un satélite cada vez. Realizan un barrido secuencial entre 4 de todos los satélites visibles, parando al menos 1 segundo cada canal disponible para recoger datos. El tiempo empleado en el barrido secuencial introduce un pequeño error que hace que este tipo de receptores sean los más imprecisos, pero por otra parte los más baratos.

Receptores continuos o multicanal. El receptor está equipado con, al menos, 4 canales, que se utilizarán para sincronizar con las emisoras de otros tantos satélites de forma simultánea.

Receptores multiplexados. Se dispone de un único canal físico sobre el que se implementan varios canales lógicos por software, con los que se puede sincronizar datos de todos los satélites visibles en un tiempo no superior a 20 milisegundos.

Cuando el receptor GPS de un usuario entra en funcionamiento, puede encontrarse en dos estados distintos:

Perdido: Los datos memorizados por el satélite (almanaque) la última vez que estuvo en funcionamiento tiene una fecha muy antigua. El receptor busca el satélite que le ofrezca una mejor relación señal-ruido y demodula su mensaje de navegación, consiguiendo, de esta forma, el almanaque y la referencia temporal. Esta situación puede llevar varios minutos.
Memorizado: El receptor comprueba que los datos que tenía almacenados en memoria son válidos y utiliza los mismos satélites que la última vez que fue empleado.