Universidad Nacional Autónoma de México
Dirección General de Servicios de Cómputo Académico
Año 7 Núm. 74, Publicación Mensual, 27 de Noviembre de 2008

ARTÍCULOS

 

 
Año 1, Número 14, Noviembre de 2002
Esta unidad esta protegida vía satélite

Fabián Romo Zamudio
josefrz@servidor.unam.mx

 

Los Sistemas de Posicionamiento Global (Global Positioning Systems GPS) son un conjunto de satélites —24 para ser exactos— en órbita terrestre, que facilitan la localización de personas, objetos, edificios, etcétera, mediante receptores portátiles o estacionarios; por ello, constituyen una valiosa herramienta para nunca perderse en cualquier punto del planeta.

La importancia de un triángulo

Un sitio cualquiera se encuentra en determinada latitud (distancia desde un polo de la Tierra en sentido al Ecuador), longitud (distancia desde el meridiano de Greenwich) y altitud (distancia desde el nivel del mar hacia el espacio exterior), para ubicarlo, por lo general, se usan como referencias calles, avenidas u otros edificios.

La situación es diferente cuando te encuentras en medio del mar o de un desierto, aún en un bosque, en una zona poco conocida. Imagina que quedaste de ver a cierta persona en X lugar a Y hora ¿Qué sistema de refe-rencia usarías? No hay edificios, no hay avenidas, no existen puntos de referencia, peor aún ¡no tienes reloj!

Alguien podría decir “la solución es sencilla, ubícate de acuerdo con las estrellas o el sol”. ¿Y si está nublado? Realmente sería difícil establecer el camino a seguir, ya no se hable de la ubicación específica. Si tienes la fortuna de un teléfono celular o satelital, no le ayudarías diciendo “dos serpientes a la derecha” o “cinco olas de frente”.

¿Cómo podrías ayudarle a esa persona o a ti mismo? Por medio de la triangulación. Tomemos el ejemplo del desierto. De entrada requieres al menos un punto de referencia, al que denominaremos A. Puedes decirle: “estoy a mil pasos del punto A”; así, dicha persona llegará al punto A, en lugar de recorrer todo el desierto, reduciendo en mucho su búsqueda. Pero desde el punto A has definido una circunferencia de mil pasos de radio donde podrías estar. ¿Quieres ayudarle un poco más? Toma otro punto de referencia, al que llamaremos B, ahora le indicas: “estoy a mil pasos del punto A y a quinientos pasos del punto B”. Para ubicarte, trazará en la arena del desierto un triángulo como el siguiente:

Ahora sí, ya le ayudaste mucho más. Puede caminar desde el punto A hasta el B, sabiendo incluso, por Teorema de Pitágoras, cuántos pasos son, pero al llegar al punto B no sabría si dar vuelta a la “derecha” o a la “izquierda”. Si tuvieras un poco más de información, por ejemplo: “al norte del punto A” entonces si te localizaría de inmediato. Así es como usarías un tercer punto de referencia: precisamente el Polo Norte de la Tierra.

¿Para qué los satélites?

A veces no es tan fácil identificar al menos un punto de referencia. Cuando se navega en pleno océano Pacífico los puntos de referencia no están en la superficie del mar, sino en las estrellas, principio que los primeros navegantes aplicaron con el uso del sextante, que de nuevo, por triangulación, les ayudaba a saber su posición en alta mar.

Sin embargo, con los avances tecnológicos y ciertas necesidades militares, el Gobierno de los Estados Unidos inició un proyecto para saber la ubicación de buques, aviones y tropas en cualquier lugar del mundo, poniendo a disposición de su personal “faros” o puntos de referencia en el cielo. Ya no las estrellas. Los satélites GPS son esas marcas de referencia que permiten, a través de sencillos cálculos como el del amigo del desierto, definir la posición en todo el globo terrestre de prácticamente cualquier persona u objeto.

Estoy o no estoy…

Un satélite GPS gira de forma sincronizada con el planeta, lo que le permite estar siempre sobre un punto específico de la superficie terrestre; además, cada uno de los satélites emite pulsos de alta frecuencia que son captados por un receptor o localizador GPS, que lo mismo pueden tener el ta-maño de una computadora personal o ser de bolsillo.

El receptor, al encenderse, rastrea esas frecuencias. Al detectar al primer satélite el receptor, sabe que se ubica en el contorno de una esfera que abarca desde la superficie de la Tierra hacia el espacio exterior, con radio igual a la distancia del satélite hacia el receptor. ¿Cómo sabe la distancia al satélite? Porque la señal que emite el satélite viaja a la velocidad de la luz, que es una constante, y la propia señal incluye un dato de sincronía con el reloj atómico, altamente preciso, a bordo del satélite, por lo que el receptor en Tierra puede calcular las diferencias de tiempo, entre la recepción de la señal a nivel del mar (punto de referencia para la altitud del satélite, esto es, una constante) y la recepción en el sitio donde ahora está el receptor (que es variable).

Ya tenemos al primer satélite, pero eso ubicaría al receptor en una multitud de puntos posibles. Recordemos la triangulación. Ahora el receptor ubica un segundo satélite. Hace el mismo proceso que con el primero, calculando la distancia al mismo. De nuevo se crea otra “esfera” de posiciones posibles, pero al intersectarla con la primera esfera se crea un anillo de ubicaciones posibles donde coinciden las superficies de las esferas ¿Recuerdas el ejemplo del desierto? Ya tenemos el punto B.

¿Por qué no un tercer satélite? Este último, con el mismo proceso y al intersectar su esfera de posiciones posibles con el anillo resultante de las otras dos esferas, reduce a solo dos puntos como los factibles para tu posición. El receptor que tengas en la mano rechazará la que corresponde al espacio exterior, quedando en una sola, precisa y sin lugar a dudas, como tu ubicación en el planeta, con latitud, longitud y altitud.

Hablando de dinero

El costo de cualquier GPS es muy bajo, existen receptores desde 700 pesos, hasta algunos sumamente sofisticados con un precio entre 10 y 15 mil pesos.

Otra parte atractiva del uso de los GPS, es que sólo se eroga una cantidad por el receptor, y a diferencia de los servicios de radiolocali-zación (“pagers”) o telefonía celular, aquí no existen rentas ni plazos, tampoco fianzas por usar la señal que emiten los satélites debido a que se distribuyen de forma gratuita por el De-partamento de la Defensa de los Estados Unidos, como un servicio público. El costo de operación (ya después de comprar el GPS) corres-ponderá a las baterías del receptor, y cuando se em-plea batería recargable, como las de los celulares, se reducen aún más los precios al usar esta tecnología.

Pero no todo es perfecto. El propio Departamento de la Defensa transmite en esas señales “públicas” pequeños errores de posición, de tal forma que los GPS populares no son 100% precisos: tendrán errores de entre cinco y 20 metros. Nada mal, para localizarte en medio del océano Pacífico o en el Sahara, pero excelente para evitar ataques enemigos a sitios estratégicos por medio de armas autodirigidas por GPS públicos.

¿Dónde conseguirlo y de qué tipo?

Los sitios más comunes para adquirirlos son casas especializadas en electrónica o cómputo, además de Internet. Todos los GPS poseen una pantalla de cristal líquido (LCD) y su interfaz con el usuario; no obstante, aunque su uso resulta bastante intuitivo y fácil, no está de más leer el manual de operación antes de darle un uso práctico.

Los tipos oscilan entre los sencillos personales, que tienen el tamaño de un teléfono celular promedio y los sofisticados para automóvil o barco, más grandes y con mayores servicios para el usuario. Son a prueba de agua, con mapas de ciudades o continentes enteros, con o sin luz para fácil lectura en la noche, de baterías alcalinas o recargables, así como con interfaz para tu PDA (asistente portátil) o computadora personal; otros tienen acceso directo a Internet (con su respectivo costo extra por suscripción).

La primera vez

Sales de la tienda con tu nuevo receptor GPS, presionas el botón de encendido y pasan horas sin que puedas ver tu posición en el planeta. Tan sólo aparece un mensaje o un gráfico de que está buscando los satélites. Debes decirle dónde estás.

¿No es esto una contradicción? ¿Acaso no es el GPS quien debe encontrar mi ubicación? No es un error, ni que el aparato no funcione. Si recuerdas, existen decenas de satélites en órbita, cada uno de ellos en una posición específica. El receptor GPS sabe dónde están todos los satélites, en qué área del cielo buscarlos, pero habrá satélites que estén del otro lado del mundo y que no pueda “observar” tu receptor.

Es tiempo de darle esa ayuda inicial y única al receptor: todos tienen un menú de configuración, donde lo primero que se pide seleccionar es una región de la Tierra para sólo buscar los satélites sobre esa zona, de acuerdo con su registro de posiciones (almanaque electrónico). Las regiones son muy grandes (Europa, Norteamérica, Australia, etcétera) así que será difícil seleccionar esa región inicial.

Lo mismo aplica, cuando se lleva el GPS en un viaje transoceánico, todo el tiempo apagado, habrá que ejecutar el proceso de configuración para reducir la búsqueda de satélites; en principio, se pedirá la altitud (normalmente se encuentra en cero para que el propio GPS la calcule), el formato de los datos (grados, minutos y segundos), las unidades de medición (sistema métrico o sistema inglés), así como la fecha y la hora.

Entendiendo los grados

1. Activar el receptor. Después de configurarlo, la búsqueda de satélites se realiza en un área despejada y de preferencia al aire libre. La longitud de la onda que emiten los satélites en el espacio es muy alta (millones de ciclos por segundo), lo que permite a esas ondas penetrar objetos delgados, por ejemplo el vidrio o placas finas de metal.

2. Detección de satélites. El receptor GPS es, en esencia, una calculadora. Por un lado, recibe las señales de al menos cuatro satélites en órbita; y por el otro, combina esos datos con los que contiene el almanaque.

3. Interpretación de datos. El más sencillo de los receptores GPS proporcionará la latitud, longitud y altitud de determinada posición en el planeta. Es necesario tener a la mano un mapa impreso de la zona, región o país donde estés, para así apoyarte y determinarla de manera más clara. En todos los mapas existe un sistema de coordenadas, que abarca las horizontales, la longitud, o distancia en grados con respecto al meridiano de Greenwich, conocido también como meridiano cero. Las coordenadas verticales son la latitud, o distancia con respecto al Ecuador terrestre. Tan sólo abre un mapa, lee la longitud y latitud en el GPS y busca la coincidencia.

Pero no todos requieren de mapas impresos. Los receptores GPS más sofisticados incluyen el mapa en forma electrónica, éste se puede actualizar desde muchos sitios en Internet, para siempre tener el correspondiente a la región donde te encuentres.

4. Siguiendo la pista. Servicios adicionales de los GPS son auxiliares en la navegación (no solo marítima). Cada GPS posee cierta capacidad de memoria, pudiendo registrar sitios (“marks”) donde has estado, mediante un proceso manual. Por ejemplo, puedes registrar en la memoria la posición de tu casa, tu trabajo o un sitio muy especial en un bosque, tan sólo con presionar un botón.

Ahora estás en otro lugar y deseas ir a alguna de esas marcas. Presiona el botón o función ir a… (“go to”) y el GPS te mostrará un menú con todos los sitios registrados. El GPS te dirá a qué distancia estás de la marca que elijas (en línea recta, por supuesto), hacia dónde debes moverte, tu velocidad, el tiempo estimado para llegar al sitio a esa velocidad y la distancia de error, esto es, qué tanto estás desviándote de la ruta ideal en línea recta.

Como puedes ver, el GPS es una tecnología muy útil, que se está usando para la localización de personas, vehículos o propiedades, reduciendo los índices de criminalidad, de forma efectiva en zonas de desastre o para la ubicación exacta de recursos naturales. Pero también es un arma de precisión para atacar pueblos enteros. Podemos elegir: el GPS para vivir mejor o para destruirnos más rápido.

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