Cómo funciona la precisión del GPS

Satélites, relojes y trilateración

El GPS es una constelación de unos 31 satélites (a la que se suman el Galileo europeo, el GLONASS ruso y el BeiDou chino, más refuerzos regionales como el NavIC indio y el QZSS japonés — los móviles actuales usan todo lo que alcanzan a captar) que orbitan a unos 20 200 km de altura, en seis planos orbitales inclinados 55° respecto al ecuador; cada satélite da una vuelta a la Tierra cada 11 horas y 58 minutos. Cada uno emite una marca de tiempo extremadamente precisa desde un reloj atómico a bordo — un reloj que necesita a Einstein para seguir siendo útil: la menor gravedad y la velocidad orbital hacen que se adelante unos 38 microsegundos al día, algo que, sin corregir, crecería como una bola de nieve hasta kilómetros de error de posición cada día. Tu móvil mide cuánto ha tardado en llegar cada señal; lo multiplica por la velocidad de la luz y obtiene la distancia a cada satélite. Una distancia te sitúa sobre una esfera, dos sobre una circunferencia, tres en dos puntos — y un cuarto satélite resuelve a la vez el punto definitivo y el error del reloj de tu propio receptor. Por eso una «fijación» necesita al menos cuatro satélites, y por eso la primera fijación después de estar bajo techo es la que más tarda: el receptor todavía está descargando los datos orbitales de cada satélite.

De dónde viene el error

Cada metro de error es un problema de medición de tiempos a escala de nanosegundos. La señal se frena de forma impredecible al cruzar la ionosfera y la troposfera (2–5 m de error), los relojes y las órbitas de los satélites derivan un poco (±2 m) y —lo más grave en las ciudades— las señales rebotan en el cristal y el hormigón antes de llegar hasta ti. Ese efecto de multitrayecto significa que tu móvil mide el tiempo de un reflejo en vez del rayo directo, y por eso la precisión en una calle encajonada entre edificios puede caer a 30–50 m mientras que en campo abierto da 3 m. Las copas de los árboles, tu propio cuerpo e incluso llevar el móvil a la altura de la cintura añaden versiones más pequeñas del mismo problema.

La altitud se mide igual, pero arrastra entre 1,5 y 3 veces el error horizontal, porque todos los satélites están por encima de ti: nada sujeta la solución desde abajo. Por eso nuestra herramienta de elevación ofrece una lectura del modelo del terreno junto a la del GPS.

Qué significa de verdad el círculo de precisión

El círculo que rodea tu punto es una afirmación estadística, no un límite: normalmente se dibuja de forma que haya un ~68 % de probabilidad de que la posición real esté dentro. Un círculo de 20 m no significa que estés desviado 20 m: significa que la propia estimación de error del receptor, deducida de la calidad de la señal y de la geometría de los satélites, es de 20 m. La geometría cuenta tanto como la potencia de la señal: si los satélites visibles se agrupan en una sola zona del cielo (lo que se llama alta dilución de la precisión), los pequeños errores de tiempo se convierten en grandes errores de posición, igual que dos rectas casi paralelas se cortan en un punto mal definido.

Los móviles hacen trampa — para bien

La fijación de un móvil casi nunca es GPS puro. El GPS asistido (A-GPS) descarga las órbitas de los satélites por la red para que el receptor se salte la lenta búsqueda por el cielo; el posicionamiento Wi-Fi coteja los puntos de acceso cercanos con mapas colaborativos (unos 15–40 m en interiores); las antenas de telefonía dan al instante una estimación gruesa de 100 m–3 km. Tu sistema operativo lo fusiona todo con el acelerómetro, el giroscopio y el magnetómetro, y por eso el punto a veces salta a una posición nueva: el motor de fusión ha cambiado de opinión sobre en qué fuente confiar. Cuando consultas tu ubicación en este sitio, el navegador nos entrega lo que haya producido la fusión del sistema operativo — mostramos con honestidad la precisión que declara, en vez de fingir una exactitud que no tiene.

El truco más nuevo es una segunda frecuencia. Los móviles recientes — la mayoría de los Android de gama alta desde ~2018, los iPhone desde el 15 — escuchan la moderna señal L5 además de la L1 original. Comparar dos frecuencias permite al receptor medir el retardo de la ionosfera en vez de modelarlo, y la estructura más nítida y potente de L5 resiste el multitrayecto: por eso un móvil de doble frecuencia puede mantener 1–2 m en un cañón urbano que antes suponía 20. La mayor parte de la constelación ya emite L5 (alcanza su plena capacidad oficial a medida que se retiran los últimos satélites anteriores a 2010), y los receptores L5 dedicados se acercan a los ~30 cm.

Cómo conseguir una fijación mejor

Pasos prácticos, por orden de impacto: busca cielo abierto (apartarte unos metros de la fachada de un edificio ayuda más que ninguna otra cosa); dale a la fijación 30–60 segundos para asentarse en vez de leer la primera estimación; desactiva los modos de ubicación con ahorro de batería, que cambian en silencio a fuentes aproximadas; y en grabaciones largas, como las de nuestro velocímetro GPS, deja la pantalla encendida y el móvil despejado — muchos móviles limitan el GPS cuando están bloqueados. Si dos dispositivos no coinciden, fíate del que muestre el círculo de precisión más pequeño, y recuerda que ambos pueden tener razón dentro de los márgenes que declaran. Para compartir un sitio con exactitud a pesar del ruido del GPS, usa los formatos de coordenadas de la página de coordenadas GPS — un Plus Code o una referencia MGRS no derivan.