Como sucede con otros inventos como el smartphone, cuesta pensar en un mundo en el que no exista el GPS, un sistema de geoposicionamiento por satélite indispensable en todos los sistemas de transporte del mundo. Y es que, además de permitirnos utilizar apps como Google Maps o Waze, sirve de apoyo a la navegación aérea, terrestre y marítima en España y en el resto del mundo.
Sin embargo, esta tecnología también tiene sus defectos y limitaciones, sobre todo en las ciudades, donde los edificios y la abundancia de dispositivos pueden provocar interferencias y errores en las señales. Por eso, ingenieros de todo el mundo están trabajando en posibles alternativas, como la que proponen unos investigadores holandeses y han bautizado como SuperGPS: su primer prototipo ofrece una precisión de 10 centímetros.
Actualmente, eso supondría una mejora sustancial, ya que ni el GPS, desarrollado por Estados Unidos, ni sus alternativas china, rusa y europea ofrecen una precisión menor a un metro. Además, todas ellas dependen por entero de sus propias constelaciones de satélites. En cambio, lo que proponen los científicos holandeses, que han publicado su avance en Nature, es utilizar transmisores de radio inalámbricos distribuidos por la ciudad, lo que serviría para geolocalizar con una precisión de centímetros.
Cómo funciona
El prototipo desarrollado por investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft, la Vrije Universiteit Amsterdam y el Instituto Nacional de Metrología holandés (VSL), utiliza un sistema de posicionamiento alternativo, que utiliza la red de telecomunicaciones móviles en lugar de los satélites, es más robusto y preciso que el GPS.
Una de sus principales innovaciones consiste en conectar la red de telefonía móvil a unos relojes atómicos muy precisos, capaces de emitir mensajes de posicionamiento cronometrados hasta los subnanosegundos. Es lo mismo que hacen los satélites GPS con los relojes atómicos que llevan a bordo, pero las señales de radio son débiles cuando se reciben en la Tierra. Si estas señales, además, se reflejan o son bloqueadas por edificios, ya no es posible un posicionamiento fiable en entornos urbanos.
Dos investigadores tomando medidas para el desarrollo del SuperGPS
"Esto supone un gran problema, por ejemplo, si queremos utilizar vehículos automatizados", señala Christian Tiberius, coordinador del proyecto, en TechExplore. "Además, los ciudadanos y nuestras autoridades dependen del GPS para muchas aplicaciones de localización y dispositivos de navegación. Y hasta ahora no teníamos ningún sistema de respaldo".
Esa vulnerabilidad supone un grave riesgo para las tecnologías dependientes de la geolocalización vía satélite. "Aquí demostramos un sistema de posicionamiento terrestre que es independiente y ofrece un rendimiento superior a través de una constelación de transmisores de radio, conectados y sincronizados en el tiempo a nivel de subnanosegundo a través de una red Ethernet de fibra óptica", indican los investigadores en su artículo.
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Lo que proponen es 'salpicar' la ciudad con dispositivos situados, por ejemplo, en las farolas, encargados de recibir y transmitir datos aprovechando la red de fibra óptica existente. Así, se ofrece un esquema de transmisión óptico e inalámbrico similar a los que ofrecen las redes de comunicación móvil. Eso permitirá mitigar al máximo las interferencias y errores de la geolocalización y aumentar la precisión a nivel de decímetros.
En lugar de que cada uno de estos dispositivos tenga su propio reloj atómico, todos están conectados a un único reloj atómico situado en un edificio o en el subsuelo, que los mantiene sincronizados. El funcionamiento es muy parecido al de otros sistemas de geoposicionamiento: los receptores triangulan su posición y calculan el tiempo que tardan las señales en rebotar entre cada uno de ellos.
Uno de los investigadores del SuperGPS tomando medidas en un entorno urbano
"Con estas técnicas podemos convertir la red en un reloj atómico distribuido a nivel nacional, con muchas aplicaciones nuevas, como el posicionamiento muy preciso a través de redes móviles. Básicamente, se trata de un radio-reloj con una precisión con una milmillonésima de segundo", sostiene Erik Dierikx, otro de los participantes en el estudio. Eso implicará mejoras sustanciales en tecnologías como la de los vehículos autónomos, que necesitan tener la localización más precisa posible.
Una carrera internacional
Desde que Estados Unidos empezó a utilizar en los años 60 el Global Position System o GPS a través de proyectos de su Departamento de Defensa para su uso militar, otras potencias han desafiado su liderazgo desarrollando sus propios sistemas de geolocalización. A pesar de eso, sigue siendo la plataforma más utilizada y dispone de 31 satélites operativos en órbita a 20.000 kilómetros de altura. Cinco de ellos son GPS III, con tecnología que mejorará la precisión y la seguridad en los próximos años.
Ilustración de un satélite GPS III
Uno de los primeros en plantear una alternativa al GPS fue Rusia, a través de su programa GLONASS. Todo empezó antes de la caída de la Unión Soviética, pero se materializó por primera vez con un conjunto de satélites puestos en órbita a finales de los años 90 y principios de los 2000. Ahora la red dispone de 31 satélites en una órbita algo más baja que la de GPS y ofrece cobertura en todo el mundo.
En todo tipo de dispositivos, sobre todo móviles y relojes inteligentes, muchos fabricantes incluyen geoposicionamiento a través de GLONASS o combinándolo con GPS, para aumentar la precisión a la hora de diseñar rutas y localizar al usuario.
Beidou
Otro de los competidores más relevantes en esta carrera internacional es China, que ha colocado a su alternativa, Beidou, como una de las más precisas. En 2016, los responsables del proyecto anunciaron que con un sistema de postprocesado serían capaces de alcanzar una precisión milimétrica en un futuro, aunque de momento el rango sigue entre el metro y medio y los dos metros. Su cobertura es global, pero en determinadas zonas del continente asiático su precisión alcanza los 10 cm.
Por su parte, el sistema europeo Galileo, que cuenta con 28 satélites en órbita, llega a reducir esa cifra hasta un metro, y cuenta con una diferencia fundamental con respecto a GLONASS, GPS y Beidou: está gestionado íntegramente por organismos civiles. Esto aleja cualquier tipo de sospecha en cuanto a espionaje militar o a la utilización de datos a nivel de servicios de inteligencia. Sin embargo, su uso no ha acabado de cuajar y la mayoría de usuarios desconoce su existencia.
Uno de los satélites del proyecto Galileo
Frente a ellos, el SuperGPS ofrece numerosas mejoras en cuanto a la robustez, la seguridad y la exactitud de las mediciones. En las conclusiones del artículo publicado en Nature, los investigadores holandeses son rotundos. Aunque reconocen que el suyo es un sistema pensado para complementar y no sustituir otros sistemas de GPS, también afirman que su trabajo "permite vislumbrar un futuro en el que las redes de telecomunicaciones no sólo proporcionan conectividad, sino también servicios de temporización y posicionamiento independientes del sistema global de navegación por satélite con una precisión y fiabilidad sin precedentes".