GPS: simulador interactivo de satélites y posición

Qué muestra el modelo

Abre una aplicación de mapas en el teléfono y aparece un punto azul, casi siempre a pocos metros de donde estás. El teléfono no le preguntó a nadie dónde estaba. Escuchó a unos cuantos satélites que pasan a unos 20 200 km de altura, cronometró sus señales y calculó la posición por su cuenta. Esta exposición sigue ese cálculo paso a paso.

La Tierra está en el centro y se mantiene quieta, así que los seis planos orbitales giran despacio a su alrededor, una vez por día sidéreo. Los satélites ocupan las 24 posiciones de referencia publicadas en el Estándar de Rendimiento del Servicio de Posicionamiento Estándar del GPS (2020) y avanzan desde la posición que tenían en la época de esa tabla hasta el momento actual. Las distancias en el espacio están a escala real: el radio de la órbita es 4,17 veces el radio de la Tierra, como en el cielo. Los modelos de los satélites, el teléfono y la manzana de edificios se dibujan muchísimo más grandes de lo que son; si no, serían invisibles.

Quien mide es un teléfono situado en el Ayuntamiento de Seúl. El panel de datos de arriba a la izquierda indica cuántos satélites usa, cuánto tardó en llegar la primera señal, la distancia que eso supone, el error del reloj del teléfono tal como lo calcula el algoritmo, el ajuste de relatividad, el PDOP (un número que describe la geometría de los satélites, explicado más abajo) y el error final de posición. La pequeña pantalla de teléfono de abajo a la derecha marca el lugar real con una cruz y la posición calculada con un punto azul; la escala cambia de 40 m a miles de kilómetros a medida que crece el error.

En la pestaña «Controles» puedes elegir de uno a ocho satélites, fijar el error del reloj del teléfono entre 0 y 1000 microsegundos, desactivar la corrección relativista, poner el teléfono en una calle entre edificios altos y obligarlo a usar satélites agrupados en el cielo. La guía recorre esos mismos controles en orden.

Convertir un tiempo en una distancia

Cada satélite GPS lleva relojes atómicos y emite una y otra vez la hora que marca a bordo y la posición en que se encuentra. Las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz, 299 792 458 m/s. Así que, si el teléfono sabe cuándo salió una señal y se fija en cuándo llegó, la diferencia multiplicada por la velocidad de la luz es la distancia al satélite.

Los números son pequeños. Desde un satélite situado justo encima, a 20 189 km del suelo en este modelo, la señal tarda 67,3 milésimas de segundo. Desde un satélite en el horizonte, a 25 780 km, tarda 86,0 ms. Un desfase de un microsegundo (una millonésima de segundo) equivale a 299,8 m de distancia, y uno de un nanosegundo, a 30 cm. Por eso en el GPS los relojes importan más que cualquier otra cosa, y por eso los satélites llevan relojes atómicos.

El panel muestra el tiempo de viaje del primer satélite en uso, que siempre es el más alto del cielo, y la distancia que se deduce de él.

Una esfera, luego un círculo, luego dos puntos

Una distancia sola dice muy poco. El teléfono está a 21 000 km de un satélite, pero ¿en qué dirección? Cualquier punto a esa distancia sirve, y todos juntos forman una esfera alrededor del satélite. Es la cáscara azul del segundo paso de la guía. Es enorme: su radio se acerca al de la órbita, de modo que la esfera engloba la Tierra y pasa por el teléfono.

Un segundo satélite aporta una segunda esfera. Dos esferas que se solapan se cortan en un círculo, dibujado en blanco. El teléfono está en algún punto de ese círculo, que mide miles de kilómetros de diámetro y atraviesa la Tierra en dos lugares.

Una tercera esfera corta el círculo en dos puntos. Esto es la trilateración, la misma idea que aplica un topógrafo con una cinta métrica, solo que con tres distancias en tres dimensiones. Uno de los dos puntos está cerca de la superficie de la Tierra. El otro queda muy lejos, en el espacio; en el modelo está a unos 27 600 km del teléfono y a unos 26 900 km sobre el suelo. Un receptor en tierra simplemente lo descarta. El modelo muestra los dos: la bola naranja es la que conservaría un teléfono y la gris es la otra solución.

Por qué el teléfono necesita un cuarto satélite

Tres satélites bastarían si el reloj del teléfono fuera tan bueno como los de los satélites. No lo es. Un teléfono mide el tiempo con un pequeño cristal de cuarzo y nadie lo ajusta al nanosegundo. Si el reloj del teléfono va 100 µs adelantado, todas las señales parecen haber tardado 100 µs más y todas las distancias salen 30 km más largas. Las tres esferas siguen cortándose, pero en el lugar equivocado.

El cuarto paso de la guía muestra el resultado. Con un error de reloj de 100 µs y tres satélites, el punto cae a decenas de kilómetros del lugar real; en el momento comprobado para esta página (las 03:00 UTC del 17 de octubre de 2026) se desvía 28,9 km. Un error de 1 µs todavía cuesta 288 m.

La salida es tratar el error del reloj como una incógnita más. La posición necesita tres números (x, y y z) y el error del reloj es el cuarto, así que el teléfono necesita cuatro distancias y, por tanto, cuatro satélites. La clave es que el error del reloj es el mismo para todos, porque todos se cronometran con el único reloj del teléfono. Un reloj equivocado hace que las cuatro esferas no coincidan, y solo hay un ajuste del reloj con el que se cortan en un único punto. Encontrar ese ajuste fija a la vez el reloj y la posición. Las distancias que todavía contienen el error desconocido del reloj se llaman pseudodistancias.

Por eso un receptor GPS también funciona como un reloj muy bueno. En cuanto tiene una posición, conoce la hora GPS con un error de una fracción de microsegundo, y para eso lo usan las redes de telefonía y las redes eléctricas.

Cómo resuelve el teléfono las ecuaciones

Las cuatro ecuaciones no son rectas, así que no hay una fórmula sencilla de la que leer el resultado. El receptor prueba, comprueba y corrige. El modelo usa el método habitual, los mínimos cuadrados iterativos (Gauss–Newton):

1. Partir de una suposición. El modelo empieza en la superficie de la Tierra, bajo el centro de los satélites en uso, con el error del reloj en cero.
2. Para cada satélite, calcular la distancia que predice la suposición y compararla con la pseudodistancia medida.
3. Calcular cómo cambiarían las distancias previstas si la suposición se moviera un poco en x, y o z, o si el reloj cambiara un poco. Son los vectores unitarios hacia cada satélite, más un 1 para el reloj.
4. Despejar el pequeño desplazamiento que mejor elimina las diferencias, aplicarlo y repetir.

Cada vuelta reduce el error muchísimas veces. Con distancias exactas y un error de reloj de 100 µs, el algoritmo del modelo llega a menos de un milímetro en seis vueltas como máximo en todos los momentos probados a lo largo de un día, y el error del reloj sale de 100,00 µs. Con cinco a ocho satélites hay más ecuaciones que incógnitas, y los mínimos cuadrados eligen el punto que mejor encaja con todas. Por eso más satélites ayudan aunque cuatro sean suficientes. Los mismos pasos se calcularon también a mano y dan los mismos números.

En órbita los relojes adelantan: 38,6 µs al día

La relatividad entra por los relojes de los satélites. Hay dos efectos que tiran en sentidos opuestos. Un reloj situado más hondo en un pozo gravitatorio va más despacio, así que un reloj de satélite a 20 200 km de altura, donde la gravedad es más débil, va más rápido que uno en el suelo: 45,7 µs al día más rápido, según el radio de la órbita y la masa de la Tierra. Un reloj en movimiento va más despacio, y a 3,87 km/s eso resta 7,2 µs al día. El resultado neto es un adelanto de unos 38,5 µs al día.

La especificación de interfaz del GPS, IS-GPS-200, fija la desviación de frecuencia del reloj del satélite en −4,4647 × 10⁻¹⁰, es decir, 38,6 µs al día. La referencia de 10,23 MHz de los satélites se ajusta a 10,2299999954326 MHz para que, vista desde el suelo, marque 10,23 MHz. Multiplicados por la velocidad de la luz, 38,6 µs al día equivalen a 11,6 km de distancia al día.

Desactiva «Corrección relativista» y el modelo deja que cada reloj de satélite gane 38,6 µs al día desde la última vez que se ajustó. El modelo ajusta el reloj de cada satélite una vez al día, a una hora distinta, así que en cualquier momento los relojes discrepan hasta en 38,6 µs. Un error común a todos lo absorbería la cuarta incógnita, pero los relojes que no coinciden entre sí no se pueden corregir así, y el punto se desplaza kilómetros. En el momento comprobado, el error con ocho satélites es de 2,7 km. Las notas de curso de Richard Pogge, de la Universidad Estatal de Ohio, lo dicen sin rodeos: sin las correcciones relativistas, la posición sería falsa en menos de dos minutos y el error crecería unos 10 km al día.

Edificios, reflejos y geometría de los satélites

Bajo el cielo abierto, un teléfono funciona bien. GPS.gov da una precisión típica de un teléfono inteligente de 4,9 m (16 ft) de radio al aire libre. La señal en el espacio es mejor que eso: el gobierno se compromete a que el error medio mundial de distancia del usuario no supere los 2,0 m el 95 % del tiempo, y la cifra medida el 20 de abril de 2021 fue de 0,643 m. El resto del error viene de la atmósfera, del receptor y del entorno.

Las ciudades son el caso difícil. Activa «Calle con edificios altos» y el teléfono queda en una calle de norte a sur de 24 m de ancho, entre edificios de 30 a 50 m. Los satélites bajos al este o al oeste quedan ocultos tras los tejados. Algunos llegan igualmente al teléfono rebotando en una pared, y el teléfono no distingue una señal rebotada de una directa. El rebote alarga el trayecto, así que esa distancia sale decenas de metros más larga. Es el multitrayecto, y es la razón de que el punto del mapa salte entre torres de oficinas. En el momento comprobado, el error con ocho satélites pasa de 1,4 m a 24 m.

La geometría también importa. Si todos los satélites en uso están en la misma parte del cielo, sus esferas se cortan en ángulos muy cerrados y un pequeño error en cualquier distancia desplaza mucho el punto de corte. El número que lo mide es la dilución de la precisión. El PDOP (DOP de posición) multiplica el error de distancia para dar el error de posición. Cuatro satélites bien repartidos dan un PDOP de entre 2 y 3, más o menos; activa «Satélites agrupados» y cuatro satélites cercanos entre sí pueden dar 7 o 12. El Estándar de Rendimiento promete un PDOP de 6 o menos, con un ángulo de máscara de 5°, en al menos el 98 % del mundo.

De cuatro distancias a un punto en el mapa

Antes de que aparezca el punto, el teléfono hace más de lo que muestra el modelo. Primero debe encontrar la señal de cada satélite, que es más débil que el ruido de radio que la rodea y llega con la frecuencia desplazada por el movimiento del satélite, y después leer los datos de órbita que emite cada satélite. Esos datos llegan a solo 50 bits por segundo, así que un receptor que empieza de cero tiene que esperarlos. Normalmente el teléfono recibe ayuda de la red móvil, que le entrega los datos de órbita y una hora aproximada, y la primera posición llega mucho antes.

La posición sale como x, y y z en un sistema centrado en la Tierra, que el teléfono convierte en latitud, longitud y altura y pasa a la aplicación de mapas. El mapa dibuja el punto y un círculo pálido a su alrededor, la estimación de la propia aplicación sobre cuánto puede fallar el punto. La pantalla de teléfono del modelo dibuja ese círculo a partir del HDOP por 2,5 m. Muchos teléfonos también combinan wifi, antenas de telefonía móvil y sensores de movimiento, y por eso el punto sigue moviéndose dentro de un túnel.

Detrás de todo esto está el segmento de control: una estación de control maestra en la Base de la Fuerza Espacial Schriever, en Colorado, una estación de control maestra alternativa, 11 antenas de mando y control y 16 estaciones de monitoreo. Las estaciones de monitoreo siguen a los satélites, y la estación de control maestra calcula sus órbitas y los errores de sus relojes y les envía correcciones, para que las posiciones y las horas que emiten los satélites sigan siendo correctas.

Breve historia

El programa empezó en 1973 como un proyecto conjunto civil y militar que reunía trabajos anteriores de navegación de Estados Unidos, como TRANSIT y TIMATION. El primer satélite Navstar se lanzó en 1978, y el sistema de 24 satélites entró en pleno funcionamiento en 1993. Hasta mayo de 2000, la señal pública se degradaba a propósito mediante una función llamada disponibilidad selectiva; el presidente Clinton ordenó desactivarla el 1 de mayo de 2000, y Estados Unidos ha declarado que no volverá a usarla. En junio de 2011 la constelación se amplió para funcionar como 27 posiciones, y la Fuerza Espacial ha mantenido unos 31 satélites en servicio.

Lo que el modelo deja fuera

Las órbitas son círculos colocados en las posiciones nominales, no los satélites reales de hoy, y hay 24 donde la Fuerza Espacial opera 31. La Tierra es una esfera y no el elipsoide WGS 84. Se considera que la señal llega en el mismo instante en que sale, sin la rotación de la Tierra durante el viaje de 70 ms (la corrección de Sagnac). Los errores de distancia a cielo abierto son un sustituto suave de uno o dos metros por satélite, al que el interruptor de ionosfera añade un retardo sencillo de una sola capa con un gradiente supuesto; la troposfera queda fuera. El caso sin relatividad supone ajustes diarios del reloj a horas escalonadas; los satélites reales tienen además un pequeño término relativista periódico debido a sus órbitas ligeramente elípticas, que los receptores corrigen con una fórmula de IS-GPS-200.

Un cálculo de tiempo que puedes comprobar

Supón un tiempo de propagación deliberadamente redondeado de 67 ms. Antes de multiplicar, conviértelo a segundos: 0,067 s × 299 792 458 m/s = 20 086 094,686 m, unos 20 086 km. Es la longitud del recorrido de la señal, no la altitud del satélite. A igual altitud, un satélite alejado del cenit tiene un recorrido oblicuo más largo que uno situado encima del receptor. Por eso este ejemplo redondeado no tiene que coincidir con el primer satélite del indicador. Para reproducir su distancia, usa el tiempo que muestra ese satélite.

Considera ahora un error temporal de 1 ns. Al multiplicar 0,000000001 s por la misma velocidad obtienes 0,299792458 m, aproximadamente 30 cm. Es un error de distancia antes de combinar las observaciones, no una promesa de que el punto del mapa se desplazará exactamente 30 cm. La geometría de los satélites y la solución del reloj determinan cómo los errores de cada distancia se convierten en errores horizontales o de altura. Lo mismo ocurre cuando una pared alarga el recorrido.

La explicación de la Universidad Estatal de Ohio redondea las contribuciones relativistas diarias a −7 µs por el movimiento y +45 µs por la gravedad más débil. Suman +38 µs al día. Multiplicar 0,000038 s por la velocidad de la luz da 11 392,113404 m, unos 11,4 km diarios de deriva en la distancia. Ese es el orden de magnitud del error de unos 10 km al día que suele citarse. Estos valores didácticos redondeados no sustituyen el ajuste más preciso del modelo. Tampoco un desfase común a todos los satélites produce automáticamente ese error de posición: el receptor puede absorberlo como desfase del reloj. Las diferencias entre los relojes de los satélites impiden esa cancelación sencilla.

Por qué la geometría multiplica el error

Imagina que dibujas dos círculos para localizarte a partir de las distancias a dos referencias. Si se cruzan con un ángulo grande, mover ligeramente un círculo desplaza poco la intersección. Si casi se tocan, el mismo cambio de distancia puede desplazarla mucho. El receptor resuelve la versión espacial de este problema, con superficies de distancia y una incógnita adicional del reloj. DOP expresa esa sensibilidad a partir de las direcciones de los satélites, no de la intensidad de sus señales.

Como ejemplo, supone errores de distancia independientes, todos con una desviación estándar de 2 m. Con PDOP 2, la incertidumbre espacial combinada es aproximadamente 4 m; con PDOP 6 pasa a 12 m. Son valores supuestos para explicar la multiplicación, no garantías de rendimiento medido. PDOP no tiene unidades. HDOP se refiere a las coordenadas horizontales y VDOP a la vertical. Un teléfono puede localizarse bien horizontalmente y tener más incertidumbre en altura, porque los satélites están por encima y no lo rodean uniformemente en todas las direcciones.

Añadir satélites suele ayudar, pero contarlos no basta para conocer el resultado. Otro satélite próximo a los ya utilizados aporta menos información direccional independiente que uno en una zona libre del cielo. A la inversa, un satélite muy bajo puede mejorar los ángulos y sufrir más retraso atmosférico o reflejos. Los receptores reales pueden ponderar o descartar observaciones, sin confiar por igual en todas las distancias. La opción de agrupamiento aísla la lección geométrica; no reproduce todas las reglas de selección de un receptor comercial. Compara PDOP y error de posición por separado: un factor geométrico no es un error medido en metros.

Cómo cambia el resultado una señal reflejada

Supón que el recorrido reflejado es 30 m más largo que el directo. Dividir esa diferencia por la velocidad de la luz da un retraso adicional de unos 100 ns. El receptor puede confundir la llegada tardía con una mayor distancia al satélite. Es una diferencia de recorrido ilustrativa, no una penalización fija de cada edificio. Depende de la posición de la pared, del satélite y de la antena. Una reflexión cercana y la recepción exclusiva de una señal tras un largo desvío son problemas de medida distintos, aunque ambos aparezcan en calles con edificios altos.

Si llegan tanto la señal directa como una copia reflejada, su combinación puede distorsionar la estimación del instante de llegada. Si la directa queda totalmente bloqueada, el receptor puede seguir una trayectoria indirecta. Esperar más no elimina necesariamente ninguno de esos sesgos. Promediar reduce parte del ruido variable, pero no recupera una trayectoria directa ausente. El diseño de la antena, el procesamiento y las observaciones en varias frecuencias pueden ayudar, sin garantizar una posición precisa detrás de cualquier obstáculo.

La atmósfera produce otro tipo de retraso. La ionosfera contiene electrones libres y su efecto depende de la frecuencia: comparar señales de distintas frecuencias permite estimar gran parte de esa contribución. La atmósfera inferior neutra también retrasa la señal y necesita un tratamiento distinto. Ninguno de esos efectos equivale a la relatividad ni al desfase del reloj receptor. GPS.gov enumera la atmósfera, los obstáculos, la geometría y la calidad del receptor entre las razones por las que la precisión del usuario difiere de la de la señal emitida. La opción de calle es un experimento simplificado de bloqueo y reflexión, no una herramienta de predicción meteorológica o ionosférica. Los metros añadidos no son un presupuesto universal de error atmosférico.

Cómo llegan a centímetros los receptores topográficos

El mensaje de navegación proporciona tiempo y órbita, pero la onda también tiene una portadora repetitiva. Un receptor topográfico mide sus cambios de fase con mucha más resolución que la distancia ordinaria basada en el código. El problema es que la onda repetida no indica qué ciclo entero ha llegado a la antena. Hay que resolver ese número entero desconocido para que la medida fina permita una posición precisa y fiable. Leer con detalle un patrón repetido no equivale a conocer una distancia absoluta.

El posicionamiento cinemático en tiempo real, RTK, combina observaciones de fase de portadora con correcciones de una estación de referencia o una red. Una estación de posición conocida observa muchos de los mismos errores de satélite que el receptor móvil. Comparar las observaciones cancela buena parte del error compartido. El enlace de correcciones puede usar radio local o internet y es distinto de la emisión de navegación por satélite. Que un equipo móvil envíe datos a un servicio de corrección no demuestra que todos los teléfonos envíen su posición a los satélites GPS.

GPS.gov indica que los sistemas de aumento y los receptores avanzados permiten posiciones en tiempo real con unos pocos centímetros de precisión. No significa que cualquier teléfono lo consiga esperando a ver más satélites. Importan el seguimiento de portadora, una antena adecuada, datos de referencia utilizables y la resolución de ambigüedades. Árboles, paredes o interrupciones del enlace o del seguimiento pueden devolver un receptor preciso a una solución menos segura. Por eso un informe topográfico registra el estado de la solución y controles de calidad, no solo decimales de latitud. Esta exposición resuelve pseudodistancias simplificadas, sin estación de referencia ni resolución de ambigüedades de portadora. El punto azul muestra una solución ordinaria, no acredita precisión RTK.

Cuatro sistemas globales y dos regionales

GPS no está solo en el cielo. El GLONASS ruso, Galileo de la Unión Europea y el BeiDou chino también cubren toda la Tierra, mientras el QZSS japonés sirve a Asia oriental y Oceanía. Corea está construyendo su propio sistema regional, KPS. La pestaña «Controles» permite añadir cada uno al cielo de Seúl y ver cuántos satélites podría usar el teléfono.

Las alturas difieren porque cada operador eligió un patrón de repetición distinto. Un satélite GPS da dos vueltas por día sidéreo y su traza terrestre se repite cada día. GLONASS está algo más bajo y completa una vuelta en 11 h 15 min 44 s; su Centro de Información y Análisis señala que ese período mantiene estables las órbitas sin impulsos correctores. Galileo es el más alto de los cuatro y tarda unas 14 horas por órbita. BeiDou mezcla tres tipos: órbitas terrestres medias como las demás y satélites a altura geoestacionaria. Tres de estos permanecen sobre el ecuador y tres recorren órbitas geosíncronas inclinadas que dibujan un ocho sobre Asia.

QZSS aprovecha más la inclinación. Sus órbitas cuasicenitales se inclinan unos 41° y son ligeramente elípticas (excentricidad de 0,075), con el extremo lejano sobre el hemisferio norte. Así el satélite reduce su velocidad sobre Japón y pasa horas alto en el cielo: visto desde cerca de Tokio, uno permanece ocho horas por encima de 70° de elevación. Tres se turnan para que casi siempre haya uno cerca del cenit, justo lo que necesita una calle entre edificios altos. En la exposición puedes activar QZSS y ver también cómo uno supera 60° en la vista del cielo de Seúl.

Más sistemas no cambian el principio del cálculo. Cada uno mantiene su propia escala de tiempo, por lo que un receptor que los combina resuelve un desfase de reloj adicional por sistema. La comparación del modelo hace lo mismo: con GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou y QZSS usa cinco incógnitas de reloj. Aun así, los satélites adicionales ayudan. En un instante de ejemplo sobre Seúl, el modelo contó 8 satélites GPS con un PDOP cercano a 2 y 45 de los cinco sistemas con un PDOP inferior a 0,8. El modelo coloca cada satélite en su órbita con una fase inicial supuesta, así que estas cantidades muestran la geometría del cielo, no las posiciones reales de hoy.

KPS sigue siendo un proyecto. La Administración Aeroespacial de Corea firmó en septiembre de 2025 el contrato del primer satélite, cuyo lanzamiento se prevé en septiembre de 2029. Planea ocho para 2035: cinco en órbitas geosíncronas inclinadas y tres geoestacionarios. Las posiciones orbitales no se han publicado, así que la exposición incluye KPS en la tabla pero no lo dibuja.

Separar las fuentes de error

El panel «Fuentes de error» activa o desactiva las causas principales y dibuja una barra para cada una por separado, con los satélites que el teléfono usa en ese instante. La escala es logarítmica porque los errores van de decenas de centímetros a decenas de kilómetros.

La ionosfera es la capa superior de la atmósfera donde la luz solar separa los gases en iones y electrones libres. Estos retrasan el código de la señal 40,3 × TEC / f² metros. TEC es el número de electrones de una columna de un metro cuadrado de sección a lo largo del trayecto, y f es la frecuencia. Una unidad TEC equivale a 10¹⁶ electrones por metro cuadrado y retrasa la señal GPS L1 (1 575,42 MHz) en 0,162 m, y la de menor frecuencia L5 (1 176,45 MHz) en 0,291 m. La señal de un satélite bajo cruza la capa en diagonal y acumula más retardo. Si todos se retrasaran igual, el receptor lo interpretaría como un desfase del reloj. El modelo supone por eso que el número de electrones aumenta hacia el ecuador un 4 % por grado de latitud, para que parte del retardo permanezca en la posición.

Como el retardo depende de la frecuencia, un receptor de dos frecuencias puede medirlo. La combinación libre de ionosfera de L1 y L5 cancela el retardo de primer orden, con un coste: multiplica el ruido del receptor por unas 2,6 veces. Por eso la segunda frecuencia puede aumentar ligeramente el error con una ionosfera tranquila y reducirlo mucho cuando está perturbada. El Centro de Predicción del Tiempo Espacial de la NOAA describe el mismo compromiso: los receptores de una frecuencia tienen cerca de un metro de precisión en calma, una tormenta geomagnética intensa puede llevarla a decenas de metros y los de dos frecuencias eliminan la mayor parte.

La disponibilidad selectiva era un error deliberado. Hasta mayo de 2000, los satélites hacían oscilar sus relojes para que las lecturas civiles pudieran desviarse hasta 100 m. Según GPS.gov, el día que se desactivó la precisión civil mejoró unas diez veces, y los satélites GPS III se construyen sin esta función. En el modelo es una oscilación lenta de unos 30 m por satélite, elegida para producir errores del orden descrito por GPS.gov. No es el patrón real de variación, que nunca se publicó.

Los otros interruptores repiten los experimentos de la guía: reflejos entre edificios, satélites agrupados en una zona del cielo y un cálculo con tres satélites que confía en el reloj del teléfono. Las barras juntas muestran las escalas. El ruido del receptor y la ionosfera son metros; los reflejos y la disponibilidad selectiva, decenas de metros; un error de reloj con solo tres satélites, kilómetros.

Fallos, interferencias y tormentas

La navegación por satélite también falla como sistema. El 12 de julio de 2019, una avería de la infraestructura terrestre de Galileo detuvo los servicios de navegación y tiempo de todos sus satélites. El Centro Europeo de Servicios GNSS anunció el fallo a las 01:50 UTC y la recuperación el 17 de julio. La búsqueda y rescate de Galileo siguió funcionando en todo momento. El GLONASS ruso cayó a siete satélites en 2002 tras los recortes de financiación de los años 1990, demasiado pocos incluso para el territorio ruso, antes de que un programa federal lo reconstruyera.

La interferencia de radio es una preocupación constante. GPS.gov cita las emisiones en bandas cercanas, la interferencia intencionada o accidental y el tiempo espacial. En Estados Unidos es ilegal usar inhibidores, y la Comisión Federal de Comunicaciones actúa contra su venta. La aumentación terrestre también ha cambiado: el servicio estadounidense nacional de GPS diferencial terminó el 30 de junio de 2020, porque el fin permanente de la disponibilidad selectiva y los nuevos GPS III lo hicieron innecesario para la mayoría. Las redes de referencia llevan ahora el trabajo preciso. La red de estaciones permanentes de la NOAA publica datos gratuitos que permiten a los topógrafos alcanzar unos pocos centímetros tras el procesamiento, y QZSS transmite correcciones centimétricas desde el cielo.

El catálogo de la pestaña «Controles» reúne 36 sucesos y usos de la navegación por satélite, desde el primer satélite soviético de 1967 hasta el KPS previsto, cada uno con la página del organismo que lo documenta. Las entradas con botón cambian el modelo: una de sistema lo añade al cielo, la de 2000 activa la disponibilidad selectiva y la de tormentas aumenta la ionosfera.

Comparar ajustes en la pantalla

Activa la corrección relativista y desactiva la calle y el agrupamiento. Elige cuatro satélites y cambia únicamente el error del reloj del teléfono. El indicador del reloj receptor debería recuperar el desfase introducido, mientras la posición permanece mucho más cerca de la cruz real de lo que sugeriría una distancia sin corregir. Vuelve a tres satélites y repite. Falta la ecuación del reloj, lo que explica el desplazamiento mayor; no falla la aritmética de la velocidad de la luz.

Restablece cuatro satélites antes de probar el agrupamiento. Anota PDOP y error de posición y desactiva el agrupamiento sin cambiar lo demás. Por último, activa la calle y compara. Así separas calidad de medida y geometría hasta donde permiten los controles simplificados. No es un levantamiento de campo controlado: los satélites siguen moviéndose y dos lecturas muy separadas no tienen por qué coincidir. Anota la hora para repetir una observación. El mapa del teléfono también cambia de escala: compara su valor numérico antes de concluir que una separación visual menor implica menos error.