GPS en el móvil: no mide distancias, mide tiempos

Tu móvil no pregunta dónde está: escucha a varios satélites que van diciendo la hora, calcula cuánto ha tardado en llegarle cada mensaje y deduce su posición de ahí. Todo lo que falla —el punto azul que baila, el minuto largo hasta que te encuentra— sale de alguna parte de ese proceso.

Ficha técnica del posicionamiento por satélite

Cómo se calcula una posición

Cada satélite emite continuamente un mensaje con la hora de su reloj atómico y los datos de su propia órbita. El receptor compara esa hora con la suya y calcula la distancia a partir del retraso, sabiendo que la señal viaja a la velocidad de la luz.

Con la distancia a un satélite estás en algún punto de una esfera. Con tres, en la intersección de tres esferas. El cuarto no sobra: hace falta porque el reloj del móvil es malísimo comparado con uno atómico, y esa cuarta medida sirve para corregirlo.

1. Un satélite. Estás en alguna parte de una esfera enorme.
2. Dos. En la circunferencia donde se cortan las dos esferas.
3. Tres. En uno de dos puntos, y uno está fuera de la Tierra.
4. Cuatro. Se resuelve también el error de tu reloj. Ahora sí.

Dicho de otra manera: el móvil no mide distancias, mide tiempos. Todo lo que estropee la medida del tiempo —un rebote en un edificio, un retraso en la ionosfera— se convierte directamente en metros de error.

Por qué tarda cuando tarda

Para hacer esa cuenta, el receptor necesita saber dónde está cada satélite en ese momento. Esos datos de órbita se emiten en el propio mensaje, pero muy despacio: descargarlos desde cero lleva un rato largo con cielo despejado y buena señal.

Por eso existe el A-GPS: el móvil se descarga esa información por la red móvil o por wifi en un par de segundos, y en cuanto oye los satélites ya sabe dónde buscarlos. Cuando tu móvil tarda un minuto en encontrarte, casi siempre es que no tenía esos datos y no había red para pedirlos.

• Arranque en fríoSin datos previos

  Qué le falta

  Las órbitas de todos los satélites

  De dónde los saca

  Del propio mensaje, muy despacio

  Cuándo pasa

  Móvil apagado días o muy lejos de donde estuvo

• Arranque asistidoCon A-GPS

  Qué le falta

  Casi nada

  De dónde los saca

  De internet, en un par de segundos

  Cuándo pasa

  Siempre que haya cobertura o wifi

El problema de la ciudad

En una calle estrecha entre edificios altos pasan dos cosas malas. La primera es que ves pocos satélites, porque los muros tapan medio cielo. La segunda es peor: la señal rebota en las fachadas y llega por un camino más largo que el directo.

El receptor no sabe que ha rebotado. Mide un tiempo mayor, calcula una distancia mayor y te coloca en la acera de enfrente, o dentro del edificio. Es el efecto que hace que el punto azul dé saltos mientras andas.

El GPS no se equivoca de sitio: mide bien un camino que no es el que tú crees. Es la diferencia entre un error y una medida correcta de otra cosa.

Pavel Krazinsky

Lo que arregla la doble frecuencia

Los satélites emiten en varias frecuencias. Durante décadas los receptores civiles sólo escuchaban una, la llamada L1. Desde hace unos años, muchos móviles escuchan también L5, que es más moderna y tiene una estructura de señal que distingue mejor el rebote del camino directo.

Además, comparar la misma señal en dos frecuencias permite calcular y descontar el retraso que introduce la ionosfera, que es una de las fuentes de error grandes. Las dos cosas juntas se notan mucho en ciudad y poco en campo abierto.

• Mira si tu móvil declara GNSS de doble frecuencia, o L1 + L5.
• En campo abierto la diferencia es pequeña; entre edificios, no.
• El posicionamiento consume batería: las aplicaciones de mapas, mucha.
• Y si el punto azul baila, no es la aplicación: son las fachadas.

Preguntas frecuentes

¿GPS y GNSS son lo mismo?

No. GPS es el sistema estadounidense; GNSS es el nombre genérico de todos los sistemas de navegación por satélite, incluidos Galileo, GLONASS y BeiDou. Un móvil actual usa varios a la vez.

¿Funciona sin cobertura?

Sí. El cálculo de posición no necesita red: sólo escuchar satélites. Lo que sí necesita red es la asistencia que acelera el arranque, y por supuesto los mapas, si no los tienes descargados.

¿Por qué a veces tarda un minuto en encontrarme?

Porque está haciendo un arranque en frío: no tiene los datos de órbita actualizados y tampoco red para descargarlos, así que tiene que leerlos del propio mensaje de los satélites, que llega muy despacio.

¿Para qué sirve la doble frecuencia?

Para distinguir mejor la señal directa de la que ha rebotado en un edificio y para descontar el retraso de la ionosfera. Se nota sobre todo en ciudad; en campo abierto, bastante menos.

Lo bueno y lo malo

Veredicto: mide tiempos, y por eso falla donde falla

Entender que el receptor mide tiempos y no distancias explica casi todos los comportamientos raros: el minuto de espera, el salto entre aceras, la altura que nunca cuadra.

Y explica también por qué la mejora reciente no ha venido de poner más satélites, sino de escuchar mejor los que ya había.

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De por qué el posicionamiento se come la batería y qué la desgasta de verdad, la batería de litio.

Imagen destacada: receptor GPS de mano Magellan Triton 2000, fotografía de Siarhei Besarab, licencia CC BY-SA 4.0 vía Wikimedia Commons.