El GPS a fondo

Precisión y fuentes de error del GPS

El sistema de posicionamiento global (GPS) indica la ubicación, la altitud y la velocidad con rigurosa precisión; sin embargo, tiene fuentes de error intrínsecas que hay que tener en cuenta cuando un receptor lee las señales GPS de la constelación de satélites que pueblan el cielo.

La principal fuente de error del GPS se debe al cronometraje impreciso del reloj del receptor. El ordenador incorporado en el receptor utiliza señales de radio de microondas que viajan a la velocidad de la luz desde al menos tres satélites para calcular su posición, su altitud y su velocidad.

Diferencias minúsculas entre el reloj de a bordo del receptor GPS y el tiempo GPS, que sincroniza todo el sistema de posicionamiento global, provocan que las distancias puedan variar. Hay dos soluciones a este problema. La primera consiste en utilizar un reloj atómico en cada receptor por un valor de 100.000 $. La segunda sería utilizar un truco matemático ingenioso para contar el error de cronometraje según la forma en que el receptor detecta las señales de tres o más satélites, lo cual permite esencialmente a dicho receptor reiniciar el reloj. La última es la solución más asequible que utilizan los fabricantes de navegación por satélite.

También existe una fuente de error intrínseca en el GPS asociada al modo de funcionamiento del sistema. Los receptores GPS analizan tres señales de satélites en el sistema y calculan el tiempo que han tardado en captar cada señal. Esto les permite realizar un cálculo de la trilateración para identificar la ubicación exacta del receptor. Los satélites transmiten las señales a una velocidad específica.

Desgraciadamente, el detector electrónico de los dispositivos GPS estándar sólo es preciso en el 1% de un tiempo de bit. Esto representa aproximadamente diez mil millonésimas de segundo (10 nanosegundos). Dado que las señales de microondas GPS viajan a la velocidad de la luz, esto es equiparable a un error de 3 metros. Por lo tanto, los GPS estándar no pueden determinar la posición con un error de precisión inferior a 3 metros. Los receptores GPS más sofisticados utilizados por los militares son diez veces más precisos, con un error de 300 milímetros.

Hay otros errores derivados de alteraciones atmosféricas que distorsionan las señales antes de llegar al receptor. Los reflejos de edificios u otros objetos grandes y sólidos también pueden causar problemas de precisión del GPS. Asimismo, puede haber problemas con la precisión de cronometraje y los datos a bordo de un satélite específico. Estos problemas de precisión son evitados por los receptores GPS, que intentan comunicarse con más de tres satélites para obtener datos coherentes.