El futuro de la localización mundial por satélite

Por Evelio Martínez
Publicado en la Revista RED, Agosto 1999.

Introducción

GPS El sistema mundial de localización por satélite (GPS, Global Positioning System), desarrollado por el Departamento de Defensa estadounidense a principios de los años 70, sigue con vida y ahora más que nunca se vislumbran nuevos horizontes para este servicio. GPS permite a los barcos navegar por los océanos, a los aviones volar sobre las nubes, rastrear a las flotillas de camiones y a los mineros buscar metales preciosos. Pero los creadores de esta tecnología tienen visiones aún más grandes. Se dice que la tecnología GPS es la cosa más grande que llega al aire desde la televisión. También se dice que será la próxima ola en servicios de información comercial. Los teléfonos celulares y el correo electrónico actualmente le permiten a cualquier persona contactarte, sin embargo, es tiempo de que puedan "encontrarte" o al menos permitirte localizarte a ti mismo, no importando donde y cuan perdido estés.

gps Ese es el sueño de GPS. Y si sus defensores están en lo correcto, muy pronto cada teléfono celular, vehículo, reloj, computadora y otros dispositivos contendrán capacidad de localización por satélite. La razón es simple: la madurez de la tecnología.

Antecedentes

Así como muchas de las innovaciones en alta tecnología de los últimos 60 años fueron originalmente desarrolladas para la milicia, GPS no fue la excepción. En 1973 el Departamento de Defensa de Estados Unidos, con una inversión de 12 mil millones de dólares (MMD), empezó a desarrollar el proyecto Navstar GPS para proveer información precisa de localización para aeronaves, navíos, submarinos, tanques de guerra, etc. No fue sino hasta 1983 que Navstar GPS expandiera sus señales para uso civil por orden del presidente Ronald Reagan a partir de la destrucción en pleno aire del vuelo 007 de las aerolíneas coreanas por parte de un bombardero soviético, después de pasar accidentalmente por espacio aéreo prohibido. Esto permitió a la aviación y a otros medios de transportación una mejor precisión en sus sistemas de navegación.

La constelación Navstar GPS compuesta de 24 satélites envían dos tipos de señales a la tierra que difieren en niveles de precisión. El primer tipo conocido como PPS (Precise Positioning Service, Servicio de Localización Precisa) es una señal encriptada para usos militares, la cual fue diseñada para niveles de aproximación de 15 a 30 metros, pero en la práctica se han logrado precisiones en el orden de 10 metros. La segunda señal conocida como SPS (Standard Positioning Service, Servicio de localización Estándar), es una señal estándar para uso civil, tiene una precisión de 100 a 150 metros. La señal SPS es degradada a propósito por el Departamento de Defensa utilizando una técnica conocida como SA (Selective Availability, Disponibilidad Selectiva). Es lógico que el Departamento de Defensa no le va a dar la misma precisión al usuario civil, el cual en algunos casos puede ser su enemigo militarmente hablando.

La posición del receptor GPS es determinada por triangulación. El dispositivo receptor mide el tiempo que toma una señal en viajar por el espacio aproximadamente 20,200 Kms y tomando como referencia la velocidad de la luz se determina la distancia entre el satélite y el receptor. Como la posición de cada satélite es conocida y se tienen al menos 3 satélites a la vista, se determina la posición exacta del receptor GPS (latitud, longitud y elevación).

Las aplicaciones civiles que demanden una mayor precisión pueden ser determinadas por GPS diferencial (DGPS), una técnica de refinamiento que se auxilia de estaciones terrestres de referencia, incrementando en gran medida la precisión de los receptores GPS.

GPS en números

Durante estos años la tecnología GPS ha arrojado grandes dividendos a los fabricantes de receptores. Según cifras de la USGIC (US. GPS Industries Council), en 1997 las ganancias generadas por toda la tecnología GPS fue de 3 MDD, y se espera que para el año 2000 este número crezca a $8 MDD. Las ganancias en los sistemas de navegación para automóvil crecerán en un factor de 30, de $100 millones de dólares en 1993 a $3 MMD para el 2000. Las ganancias en los receptores portátiles se incrementarán 50 veces, de $45 millones en 1993 a $2.25 MMD en el 2000. Por otro lado, el mercado de la cartografía obtuvo ganancias de $100 millones en 1993 y para el año 2000 se esperan $630 millones de dólares. En contraparte, el mercado de la aviación el cual representó en 1993 sólo el 8 por ciento del mercado total, en el 2000 se reducirá al 4.5 por ciento.

GPS Rollover y el año 2000

Olvídese por un momento del problema del año 2000 (Y2K). ¿ Está usted listo para el 22 de agosto de 1999 ? En esta fecha, exactamente a las 23:59:59 UTC (Coordinated Universal Time, calculado similar al tiempo del meridiano de Greenwich) del 21 de agosto, ciertos equipos de navegación que utilizan como referencia a Navstar GPS fallarán u operaran por abajo de lo normal. Esto también ocasionará que algunos sistemas de cómputo sean afectados, ya que los receptores GPS son algunas veces utilizados para proveer tiempo preciso para la sincronización de redes distribuídas.

La señal que es enviada por cada uno de los satélites NAVSTAR GPS, contiene el tiempo formateado por semanas y segundos. El origen de la escala de tiempo de GPS (la semana 0) comenzó a las 00:00:00 UTC del 6 Enero de 1980. Debido a las limitaciones tecnológicas de esa época, la cantidad de memoria restringió la vida esperada de los primeros satélites ya que este parámetro está delimitado a 10 bits de almacenamiento (210= 1024 semanas) o sea 7,168 días, así que el primer Rollover (regreso a cero) ocurrirá a las 00:00:00 UTC del 22 de agosto de 1999, que es la media noche del sábado 21 y la mañana del domingo 22 de agosto de 1999. Después de esta fecha las posiciones de los satélites serán calculadas mal y producirán errores injustificables. También, los receptores que procesan y despliegan fechas de calendarios basados en "semanas desde 1980" pueden generar errores en cálculos de fechas. Este evento es conocido por sus siglas en inglés como WNRO (GPS "Week number rollover event"). Es de suponerse que antes de esta fecha ya esté en operación la nueva generación de satélites, lo cual significa que la nueva generación de receptores trabajará apropiadamente. El GPS JPO (Joint Program Office) ha determinado que todas las generaciones de satélites GPS no serán afectadas por el año 2000 y por el WNRO. Sin embargo, los receptores GPS de los usuarios civiles deben de verificarse para que las aplicaciones trabajen apropiadamente para estos dos eventos. Muchos de los fabricantes de receptores GPS están ofreciendo información para resolver estos problemas (Y2K y WNRO) en sus respectivas páginas Web.

Los nuevos nichos de mercado

Los fabricantes de tecnología GPS ahora han encontrado otro potencial y lucrativo mercado: los teléfonos celulares; gracias a una iniciativa lanzada por la FCC (Federal Communications Commission) que entrará en vigor en los Estados Unidos el 1ro. de octubre del 2001, la cual menciona que cada sistema de celdas deberá ser capaz de localizar en caso de emergencia a sus teléfonos remotos dentro de un espacio de 125 metros al menos el 67 por ciento del tiempo. Este programa es llamado E911 (Enhanced 911).

Dentro del área automovilística, una compañía con base en San Jose, Ca., Datus Inc., desarrolló un sistema de navegación portátil para vehículos con capacidad para calcular automáticamente las rutas, con instrucciones de voz a cada momento. Este sistema conocido como RouteFinder PNA opera bajo el ambiente Microsoft Windows CE y tiene un costo aproximado en el mercado de $1,000 dólares. Entre los socios de esta aventura figuran Advanced Micro Devices Inc. (AMD), Microsoft Corp., Navigation Technologies Corp., además de otras firmas.

Otro producto basado en GPS fue desarrollado por la compañía Clarion Corp. de Estados Unidos, conocida por fabricar equipos de sonido para automóviles. Clarion lanzó al mercado su más nuevo producto llamado Clarion AutoPC, el cual incluye características de comunicación, navegación, información y entretenimiento bajo el ambiente Windows CE. Con este sistema del tamaño de un estéreo para automóvil puedes hacer llamadas telefónicas "a manos libres", envío de correo electrónico además de contener una libreta de direcciones. Contiene también un modo de navegación con mapas y direcciones el cual puede ser activado mediante voz; con sólo decirle donde estás y a donde quieres ir, el sistema AutoPC te guiará a tu destino. En la parte de información te da la hora continuamente, también puedes dictarle alguna información y la graba en memoria. En la parte de entretenimiento contiene radio AM/FM, reproducción de CD/CD-ROM los cuales pueden ser activados con voz. Este producto ya se encuentra en el mercado en los Estados Unidos y tiene un precio de $1,300 dólares.

Otras compañías involucradas en la industria automovilística basadas en GPS son Pionner Electronic Corp. de Japón; Delco Electronics Systems de Estados Unidos (General Motors) y hopf Electronik GmbH, de Alemania. Muchas de las compañías fabricantes de automóviles incluirán en los tableros: receptores GPS. Entre ellas se encuentran Cadillac, BMW, Hyundai, Mitsubishi y Renault, entre otras. Con GPS será posible, en un futuro no muy lejano, que automóviles puedan circular por carreteras sin la ayuda de un piloto; mediante carreteras provistas con sensores para controlar el tráfico. Mientras tu automóvil esta desplazándose puedes leer el correo electrónico, navegar por Internet o hacer una llamada telefónica sin preocuparte del vehículo. En Japón existe un sistema llamado TGS, que es un sistema de navegación y controlador del tráfico que consta de sensores localizados en toda la ciudad y de aparatos receptores basados en GPS instalados en automóviles dotados de mapas gráficos de toda la ciudad a nivel de calles. Este sistema te da continuamente la información del tráfico además de realizar cálculos de la ruta más corta y la ruta más rápida hacia tu destino.

Una parte muy importante de los receptores son los chips GPS. Las compañías fabricantes de estos chips son Siemens AG de Alemania, Sirf Technology Inc. de California, STMicroelectronics NV de Francia, Mitel Corp. de Canadá, Phillips Electronics de Holanda, Motorola de Estados Unidos, entre otras. Se dice que los chips GPS costarán entre $20 y $25 dólares a altos volúmenes. Entre las principales compañías fabricantes de receptores y otros dispositivos basados en GPS usados en automóviles, botes, aeroplanos, equipos de construcción, agricultura, laptops, etc. se encuentran: Conexant Systems Inc., Magellan Corp. y Trimble Navigation Ltd., las tres localizadas en California.

Estos nuevos, baratos y compactos chips GPS se harán populares para corredores a campo traviesa, cazadores, exploradores, ciclistas, golfistas, esquiadores, etc. Todo mundo podrá ser localizado por un dispositivo compacto que valdrá muy por debajo de los $100 dólares.


Conclusión

En lo que corresponde al segmento espacial, se espera que antes de que finalice 1999 estén en órbita una nueva generación de satélites conocidos como el bloque IIR y que empezaron a lanzarse desde abril de 1996. Este nuevo sistema satelital propuesto costará aproximadamente $3 MDD en total, incluyendo su construcción, lanzamiento y operación. La nueva constelación de satélites refinara en gran medida la precisión en la localización y mantendrá una mejor integridad en el monitoreo y lo más importante, será totalmente compatible con los receptores actuales. Estos nuevos satélites tienen dos importantes capacidades que no están disponibles en la constelación actual de satélites: en primer término, cada subsistema de satélites será capaz de recibir reprogramación de software en órbita, lo que permitirá constantes actualizaciones al sistema; en segundo término, podrán mantener una posición precisa especifica sin contacto con el control en tierra por periodos de hasta 180 días.

El futuro de la localización por satélite es impresionante, existen muchas compañías involucradas en la fabricación de dispositivos electrónicos, la competencia dará como resultado que se abaraten aún más los equipos receptores GPS. La tecnología algún día estará al alcance de todos y en el futuro comprar un sistema GPS será tan común como comprar un reloj. Todos de alguna manera estaremos localizados y el "estar perdidos" saldrá de nuestro vocabulario.



Referencias:

GPS WRNO & Y2K

Compañías y productos GPS

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