HDG explica cómo funciona el GPS?

La última vez que usó su teléfono para que los mapas de Google identifiquen su ubicación exacta en un mapa, ¿alguna vez se detuvo y se preguntó cómo funciona el GPS con tanta precisión??

El sistema de Sistema de Posicionamiento Global (GPS) fue realmente lanzado por la U.S. Departamento de Defensa en 1973 (conocido como Navstar). Para 1993, había 24 satélites GPS que orbitaban la Tierra y transmitían datos orbitales y posicionales que los militares podrían usar para fines militares y de navegación. Hoy, a partir de este escrito, hay 28.

En la década de 1980, los datos transmitidos a partir de satélites GPS se abrieron al público, lo que abrió un mercado completo para la amplia variedad de dispositivos de navegación GPS que tenemos hoy. 

Dado que cada satélite viaja en una órbita predecible sobre la tierra, el receptor puede usar un almanaque almacenado de la posición actual conocida de todos los satélites GPS para determinar dónde, aproximadamente, esos satélites se encuentran actualmente sobre la Tierra.

Con la posición conocida de cada satélite, y la distancia medida entre esos satélites y su posición, su GPS recibe puede calcular su ubicación aproximada determinando dónde se unen la intersección de esas tres esferas en la superficie de la Tierra.

El receptor luego le muestra esa ubicación en un mapa.

Tres satélites proporcionan una ubicación aproximada, y los receptores GPS requieren una cuarta señal de otro satélite GPS para determinar su altitud actual en la superficie de la Tierra utilizando otro principio matemático conocido como trilateración.

Cómo funciona el sensor GPS de su teléfono

La mayoría de los teléfonos inteligentes modernos hoy vienen equipados con un chip de receptor GPS. Este chip puede recibir las señales de radio de los satélites GPS.

El reloj de su teléfono no es un reloj atómico, por lo que su tiempo no se ha sincronizado con los relojes atómicos de los satélites en órbita. Sin embargo, esto no importa cuando se trata de calcular la ubicación usando señales de esos satélites.

Esto se debe a que el receptor GPS de su teléfono se está centrando en los datos que recibe de los satélites, y una base de datos de ubicaciones satelitales conocidas sobre la Tierra. Dado que todos los satélites tienen un reloj atómico, la hora actual en cada satélite es exactamente la misma en cualquier momento dado.

Sin embargo, debido a la distancia desde el satélite, y el hecho de que las señales de radio viajan a la velocidad de la luz, las diferencias entre cada una marca de tiempo recibida revela la distancia entre su teléfono y cada uno de los satélites.

Así es como funciona este proceso GPS:

• Los cuatro satélites transmiten la misma marca de tiempo exacta a su teléfono a las 5:12:14 p.m.
• Su teléfono recibe esa marca de tiempo a las 5:12:15 del satélite 1.
• Recibe la marca de tiempo a las 5:12:16 del satélite 2.
• Finalmente, a las 5:12:17, recibe la marca de tiempo del satélite 3.

Esto le dice a su receptor GPS que la señal de radio tardó 1 segundo en alcanzarla desde el satélite 1, 2 segundos del satélite 2 y 3 segundos del satélite 3.

La velocidad de la luz es una constante conocida de 299,792,458 metros por segundo.

Usando matemáticas simples, el receptor puede calcular que su distancia está aproximadamente a 300 mil metros del satélite 1, 600 mil metros del satélite 2 y 900 mil metros del satélite 3.

Usando una tabla de búsqueda de una base de datos satelital GPS, el receptor GPS de su teléfono conoce la ubicación actual aproximada sobre la tierra de los tres satélites, que proporciona coordenadas de longitud y latitud de las tres. 

Con esa información, su teléfono puede calcular sus propias coordenadas de longitud y latitud en la tierra.

Usando sus coordenadas conocidas, su receptor GPS puede usar la distancia medida entre sí y un cuarto satélite para determinar qué altitud sobre la tierra está ubicada.

¿Qué es un sistema de posicionamiento global asistido??

Antes de que los teléfonos inteligentes comenzaran a integrar los circuitos GPS, las personas normalmente usarían receptores GPS portátiles que salieron de las baterías AA. O instalarían unidades GPS en automóviles, que corrían conectadas a la batería del teléfono.

Esto se debió a que la comunicación por radio requiere más potencia. La limitación de esto es que a menudo tenía que esperar varios minutos para que su receptor GPS "bloquee" suficientes satélites GPS para calcular su posición.

Los fabricantes de teléfonos inteligentes obtuvieron esta limitación de la batería al combinar su tecnología existente de triangulación celular. Mucho antes de que los teléfonos estuvieran habilitados para GPS, podían usar señales provenientes de torres de teléfonos celulares para triangular su posición, utilizando el mismo tipo de marca de tiempo de triangulación y tecnología de distancia que con los satélites GPS. 

Desafortunadamente, debido a que las torres de teléfonos celulares están a nivel del suelo, este cálculo de navegación es mucho menos preciso. Por lo tanto, el software GPS de su teléfono inteligente primero usará la triangulación de señal de celda para determinar su posición aproximada, y luego actualizará esa posición una vez que los datos del GPS satelital estén listos.

Esto permite que los teléfonos inteligentes modernos reserven la alimentación de la batería al usar solo datos GPS cuando se requieren esas actualizaciones de ubicación. Es por eso que a menudo puede ver su ubicación en Google Maps ocasionalmente salta a una nueva ubicación cuando hay datos más precisos disponibles.