El GPS (Global Positioning System en inglés) ha sido una de las herramientas más novedosas que ha entregado la tecnología del siglo XX, es por esto que en este artículo tocaremos el tema de la historia del GPS, así como también su concepto y funcionamiento.
¿Qué es el gps?
El Sistema de Posicionamiento Global o bien como se conoce por sus siglas en inglés GPS, en un principio se denominaba “Navstar GPS”, el GPS es un sistema que permite determinar la posición de un objeto o bien un vehículo en cualquier parte del globo terráqueo con una precisión incluso de centímetros en caso de usar un GPS diferencial, aunque por lo general la precisión es de unos pocos metros.
El sistema de GPS fue desarrollado, instaurado y empleado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, esto con la finalidad de determinar la posición en el globo terráqueo de sus tropas a la hora de realizar misiones. El sistema de GPS hace uso de 3 o más satélites y así de esta manera usar la trilateración, aunque por lo general son usados más de cuatro satélites para determinar con mayor exactitud la posición de una persona o vehículo.
El GPS fue diseñado originalmente para uso militar, pero en la década de los ochenta el gobierno de los Estados Unidos permitió que los civiles pudieran hacer uso de esta tecnología. La ventaja que tiene el sistema de GPS es que funciona con cualquier condición climática y en cualquier parte del mundo además de trabajar durante las 24 horas del día, también es importante mencionar que no existen tarifas de suscripción ni cargos de configuración para usar el sistema de GPS.
Un GPS puede ser usado en tierra, mar y aire, teóricamente el sistema de GPS puede ser usado en cualquier parte de la tierra menos en espacios cerrados como edificios, cuevas y cualquier lugar subterráneo y tampoco puede ser usado bajo del mar. Las aplicaciones aéreas más comunes del GPS son para aeronaves de la aviación general así como también en aviones comerciales. (Ver Artículo: Historia del teléfono celular)
En el mar el sistema de GPS es usado frecuentemente para la navegación recreativa, la pesca comercial y también es usado por marineros profesionales. En tierra su uso es principalmente para conocer la posición de un vehículo o bien de una persona o lugar en específico, por otro lado la comunidad científica hace uso del GPS por su capacidad de sincronización, de precisión e información de posición, un ejemplo de esto es que los topógrafos hacen uso del GPS durante gran parte de su trabajo.
El sistema de GPS ofrece ahorros importantes en materia de costos al reducir de forma drástica el tiempo de preparación proporcionando así una precisión bastante impresionante. Es importante mencionar que las unidades básicas de estudio cuestan miles de dólares y pueden ofrecer una precisión de máximo un metro, mientras que los GPS más evolucionados ofrecen precisiones de hasta centímetros.
Por otro lado, si hablamos de los usos recreativos del sistema de GPS hacemos mención a muchos deportes o bien actividades como la excursión, la caza, el ciclismo de montaña y el esquí de fondo. En términos generales, el uso recreativo del GPS tiene que ver con actividades donde las personas necesiten realizar un seguimiento de su trayectoria para de esta manera encontrar el camino hacia un lugar en específico o bien saber qué dirección tomar.
Es importante mencionar que el sistema de GPS es un dispositivo bastante común en los vehículos, muchos de estos sistemas proporcionan una asistencia a la hora de presentar una emergencia estando en la carretera, haciendo uso de un botón que, al pulsarlo transmite la posición actual del vehículo a una base de datos y así permitir la pronta asistencia a la emergencia.
Existe un sistema un poco más sofisticado y es el que en la actualidad se usa con mayor frecuencia en los vehículos, es el sistema que muestra la posición del vehículo en un mapa de calles y además permite trazar la mejor ruta para que el conductor llegue al destino deseado, considerando también el trafico de otras rutas que pudiera tomar el conductor. (Ver Artículo: Historia de la base de datos)
Funcionamiento
El sistema de GPS funciona a través de unas señales de satélite que se encuentran codificadas y que pueden ser procesadas por un receptor de GPS permitiéndole de esta manera calcular su posición, velocidad y tiempo. Por lo general se hace uso de cuatro señales para el cálculo de posiciones en tres dimensiones y el ajuste de reloj del receptor.
A pesar de que los receptores de GPS utilizan tecnología punta, los principios básicos de funcionamiento del GPS son bastante simples, el principio básico fundamental en el funcionamiento de un sistema de GPS consiste en hacer uso de los satélites de la constelación “NAVSTAR” los cuales se sitúan en distintas órbitas en el espacio exterior, para tener puntos de referencia, este sistema precisa determinar nuestra posición en la superficie de la Tierra.
Para la determinación de nuestra posición en la tierra, se obtiene inicialmente una medición muy precisa de nuestra distancia con tres satélites diferentes de la constelación “NAVSTAR” para así poder realizar el proceso conocido como «triangulación» y así poder determinar nuestra posición exacta en la tierra.
En tal caso, si quisiéramos ser bastante técnicos, la trigonometría nos dice que es necesario hacer uso de cuatro satélites para dar una localización más precisa aun de la persona. El sistema de GPS funciona midiendo el tiempo que tarda una señal de radio en llegar hasta un receptor desde cualquier satélite y de esta manera calcula luego la distancia tomando en cuenta este tiempo.
Origen
El sistema de GPS fue oficialmente inaugurado en el año 1995, este proyecto estaba a cargo del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, su uso originalmente era para ser un sistema estratégico militar. El sistema del GPS comenzó a ser usado en el año 1965 con el sistema TRANSIT.
La historia del sistema de GPS comienza cuando las fuerzas militares de los Estados Unidos deciden que necesitaban de un sistema que les permitiese determinar su posposición en cualquier parte del globo terráqueo y que además pudiera ser con el mayor detalle posible, fue por esto que se creó el “Sistema TRANSIT” que sería el precedente del actual sistema de GPS, el Sistema TRANSIT comenzó a ser usado en el año 1965.
El Sistema TRANSIT fue creado gracias a un trabajo en conjunto entre la NASA y el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, este sistema contaba con seis satélites los cuales recorrían órbitas polares muy bajas, posicionándose a una altura de solo 1074 kilómetros. Aunque si bien es cierto que proporcionaba una cobertura en todo el globo terráqueo sin que las condiciones atmosféricas fuesen un impedimento para ellos, estos satélites no estaban disponibles todo el tiempo para su uso. (Ver Artículo: Historia de los medios de comunicación)
El hecho de que los satélites no estuvieran disponibles todo el tiempo se traducía en que muchas veces las tropas necesitaban esperar durante una o dos horas que los satélites pudieran encontrarse en una posición favorable para luego “escucharlos” durante unos 15 minutos para así de esta manera determinar donde estaban ubicadas, con todo y que presentaba esta importante limitación, el sistema TRANSIT fue un gran avance tecnológico.
El funcionamiento del sistema TRANSIT se basaba en la emisión de dos señales de diferentes frecuencias con la finalidad de evitar las perturbaciones atmosféricas, mientras tanto, los receptores determinaban su propia ubicación midiendo la desviación Doppler de las señales recibidas en base a unas tablas que se encontraban almacenadas en su memoria. El error típico del sistema TRANSIT era de unos 250 metros pero aun así resultaba ser una tecnología muy útil para que aviones, barcos submarinos pudieran navegar sin problemas.
Por otro lado, durante la Guerra Fría, el bloque soviético se había encargado de desarrollar un sistema similar, nombrando a este sistema como TSICADA, este sistema proporcionaba mas o menos los mismos beneficios que el sistema TRANSIT. El hecho de que ambos sistemas fuesen similares propició un problema para los americanos por lo que, se decidió implementar un nuevo sistema que les proporcionara una clara ventaja sobre el bloque soviético.
Fue entonces la guerra fría que hiciera evolucionar el sistema TRANSIT y comenzó a desarrollarse un sistema más novedoso que terminaría conociéndose cómo Global Positioning System (GPS) y es el que se utiliza en la actualidad. Este nuevo proyecto contemplaba el uso de 24 satélites que girarían en una órbita cuya altura promedio sería de 20.000 kilómetros, estos satélites tendrían la capacidad de brindar una cobertura continua en todo el mundo a diferencia del sistema TRANSIT.
Sería la empresa Rockwell quien ganara la concesión para el desarrollo del sistema de GPS, esta concesión fue otorgada por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos y estos le encargaron a la empresa Rockwell la construcción de 28 satélites gemelos, cada uno de estos satélites debería tener incorporado un reloj que tuviera la mayor precisión posible y este reloj sería en realidad el corazón del sistema. (Ver: Historia del Internet)
El primero de estos satélites sería puesto en órbita en el año 1978, mientras que los demás serían enviados en un plazo de ocho años aproximadamente según la planificación de la NASA. A pesar de que existiera esta planificación, se presentaron varios retrasos, incluyendo el terrible accidente del transbordador espacial Challenger el 28 de enero del año 1986, estos retrasos propiciaron que la puesta en marcha del servicio del sistema GPS se demorase hasta diciembre del año 1983.
A partir de esa fecha, las fuerzas militares de los Estados Unidos han contado con la posibilidad de determinar su posición geográfica de forma instantánea y también de forma continua, contando con una precisión de un metro más o menos. Por otro lado, el sistema de GPS podría ser incorporado a misiles, bombas inteligentes y técnicamente a cualquier tipo de vehículo, el uso de este sistema aún era considerado de gran valor estratégico, y se encontraba limitado al ámbito militar.
Reseña histórica
Como ya habíamos comentado anteriormente, el GPS inicialmente comenzó como un sistema de uso estratégico por parte de las fuerzas armadas de los Estados Unidos, este sistema se vió forzado a evolucionar con la guerra fría abriendo paso de esta manera al sistema de GPS que usamos en la actualidad, aunque el uso del sistema de GPS fuese único y exclusivo de las fuerzas armadas de los Estados Unidos, existiría un hecho que permitiría que fuese usado por los civiles sin necesidad de pagar por este servicio.
En el año 1984 ocurrió un incidente internacional que terminaría convirtiendo al sistema de GPS en una herramienta que podía ser usada por los civiles. Un avión de pasajeros de la línea aérea “Korean Airlines” sería derribado por la Unión Soviética cuando este se desviaría por error de su ruta e invadiera el espacio aéreo de la Unión Sovietica. La administración del presidente Reagan, en búsqueda de evitar que ocurrieran más accidentes de este estilo, decidió ofrecer a los civiles el acceso al sistema GPS.
Esto presentaba un pequeño problema, esta tecnología podría caer en manos enemigas, pero para evitar este hecho, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos impuso ciertas restricciones en la precisión de los receptores, de forma tal que el error en el posicionamiento fuese mucho mayor que el de los disponibles para el uso de las fuerzas armadas estadounidenses. Por este hecho, un sistema de GPS de uso civil no era capaz de proporcionar datos con una precisión menor que unos 20 metros.
Ese mismo año comenzaron a aparecer los primeros receptores fabricados por la empresa “Texas Instruments and Trimble”, estos receptores permitirían por primera vez en la historia que cualquier persona pudiera determinar con bastante exactitud su posición, sin importar si se encontraba en el centro de la ciudad de Manhattan o en lo más alto del monte Everest.
A pesar de todos los beneficios que aportaba el sistema de GPS, no fue popular a nivel mundial hasta que se produjo la Guerra del Golfo en el año 1991, fue por estas fechas donde se puso en funcionamiento un sistema denominado “GPS Diferencial”, este sistema estaba inicialmente disponible solo para las tropas de los Estados Unidos y sus aliados, este sistema era capaz de lograr una precisión de 3 metros haciendo uso de un dispositivo un poco más grande que un teléfono móvil.
En la actualidad se han realizado experimentos que han permitido reducir el error de tres metros a mas o menos un centímetro, dando lugar a sistemas capaces de poder medir el desplazamiento de las placas tectónicas o de un terreno durante un terremoto.
Los usuarios frecuentes del sistema de GPS seguían sin tener acceso a ese nivel de detalle motivado a que el Departamento de Defensa de los Estados Unidos introducía un error aleatorio en los relojes atómicos de los satélites, este error solo podía ser corregido únicamente con información adicional la cual era proporcionada de forma remota a los equipos militares.
Para el año 2000 estos errores en los sistemas de GPS dejarían de existir gracias a que el presidente Bill Clinton decidiera eliminar este error de los relojes de los satélites de la constelación GPS, permitiendo de esta manera que todos los usuarios pudieran geolocalizarse sin ninguna limitación. Este hecho propició que el sistema comenzase a ser usado de forma masiva, incluso para navegar dentro de las ciudades.
Como ya hemos hecho saber a lo largo de este post, el GPS ha sido uno de los inventos que ha traido consigo grandes beneficios, a pesar de que en un principio esta era una herramienta de uso único y exclusivo de las fuerzas armadas de los Estados Unidos, en el momento en que se permitió el uso a los civiles causó que la población se aprovechara de forma correcta de esta heramienta y así permitiera avanzar tecnológicamente y evitar muchos accidentes.