El significado de las columns sólidas y huecas en la página de estado de los satelites en los receptores Garmins, Lowrance y otras marcas, así como el de términos como "Encendido caliente", "Encendido frío", "Autolocalización"  y "Búsqueda en el cielo" que muestran estos GPS's pueden ser desconocidos o mal interpretados por mucha gente. Este artículo pretende aclarar estos términos.

     Los satelites de la constelación NAVSTAR (en inglés los SV) envían dos tipos de datos que son recogidos e interpretados por el receptor: el almanaque y las efemérides.
     El almanaque está constituido por un conjunto de valores o parámetros que permiten predecir la órbita y la posición de todos los satelites, pero solo de una manera aproximada. Cada satelite envía de forma individual los datos correspondientes al almanaque de todos los demás satelites. Los datos de este almanaque son útiles durante varios meses. Hay programas como el OZIExplorer, Waypoint+ y G7toWin que pueden extraer el almanaque de los Garmins y los pueden grabar como un archivo de texto. Hacedlo, editar el archivo con NotePad o un programa similar, y vereis que es un archivo relativamente simple (o complejo, depende) que contiene muchas variables distintas. Los GPS de Lowrance también trabajan con el almanaque, pero hasta ahora no existe un programa que pueda extraerlo de estos de receptores.
     Las efemérides son también datos transmitidos por el satelite que son recibidos por el GPS.  Estos datos indican al GPS la posición exacta de los satelites. El GPS usa los datos de la efemérides de varios satelites al mismo tiempo para realizar cálculos (triangulaciones) y correcciones muy complejas que le permiten determinar con una extraordinaria precisión cuál es su posición real en la Tierra. Estos datos son por tanto muchísimo más completos y detallados que los que contienen los almanaques,
    Otra diferencia es que cada satelite solo envia sus propios efemérides. La validez de los datos contenidos en las efemérides depende de cada satelite en particular, pero pueden llegar a ser útiles hasta 4 e incluso 6 horas. Garmin sin embargo considera las efemérides válidas sólo por un periodo máximo de 30 minutos. Este periodo de validez está incluida en la información que envían los propios efemérides.
     Las efemérides se envían en bloques de información digital que el receptor GPS tarda 30 segundos en recibir, y son enviados de forma continua (es decir, se reenvían de nuevo cada 30 segundos). De esta forma un receptor GPS siempre tendrá muchas oportunidades para recibir esta información. Además, como veremos más adelante, estos datos están fraccionados en 3 diferentes partes o paquetes..

     Cuando el GPS se enciende, lo primero que hace es tener en cuenta los datos del almanaque y la hora de su reloj interno para predecir qué satelites van a estar disponibles en la esfera celeste justo encima de él. Entonces intentará conectar sólo con esos satelites presuntamente disponibles con el objeto de captar la información de sus efemérides. Esto permite ahorrar tiempo a la hora de adquirir una posición, ya que si no obtiene información del almanaque, tendría que buscar uno a uno todos los satelites, y algunos de ellos podrían estar en la otra cara del planeta, donde serían completamente inaccesibles.

     A partir de ahora, cuando el GPS conecta con un satelite, muestra una columna (barra) hueca en la pantalla de estado. Esta columna se mantiene hueca hasta que se recibe la totalidad de la información contenida en los efemérides. Las columnas se hacen sólidas cuando se completa la recepción de toda la información de los efemérides, indicando que los datos de ese satelite en particular ya son útiles para poder usarlos en la navegación.
     La altura de las columnas, tanto cuando son huecas como cuando son sólidas, es un reflejo de la intensidad con la que se están recibiendo las señales desde los satelites. Las barras serán más bajas cuando los satelites están justo en el horizonte (2 a 5 grados) porque la intensidad de la recepción será baja, y serán más elevadas cuando el satelite tenga una elevación comprendida entre los 45 a 50 grados en las que la recepción de las señales son óptimas y mucho mñas elevadas. En el caso de los Garmins 12/12XL, el nivel base corresponde a un valor de recepción de la señal de 30dB, mientras que la parte superior corresponde a un nivel de recepción de 50dB. En los Lowrances el rango mostrado es aún mayor.
    Muchas columnas se volverán sólidas al mismo tiempo cuando un receptor con varios canales paralelos recoge de forma simultánea la información de las efemérides de varios satelites al mismo tiempo. En realidad, todos los satelites envían de forma sincrónica la información de sus efemérides, de forma que la parte final de cada uno de los mismos llega al mismo tiempo a los receptores.
     Es importante tener en cuenta que los GPS's no necesitan conseguir todos los datos de las efemérides de una forma secuencial. De hecho, como cada bloque de 30 segundos de las efemérides están divididos en tres partes. El receptor puede recibir cada una de estas partes por separado. Así, si por alguna razón el GPS no recibe la segunda parte, podrá recibir la primera y la tercera sin problemas. Sólo cuando se ha completado la recepción de las 3 diferentes partes en el siguiente o en sucesivos ciclos, se volverá la columna sólida. Y si hay suficientes columnas (o sea, satelites) conseguirá un posicionamiento.

     Las columnas de señales en la ventana de estado de los Garmins requieren cierta clarificación. En receptores como el GPS12/12XL, una columna hueca significa que ese satelite en particular no está siendo utilizado para la navegación. Puede ocurrir que el receptor disponga de los datos de las efemérides para ese satelite en particular aunque esté hueca. Así que una columna sólida significa que ese satelite en particular está siendo utilizado activamente para la navegación, y por tanto sus datos efeméricos están disponibles.
     En los equipos que poseen mapas (como los Garmins III, III+, NavTalk, 175/195...), una  columna gris (equivalente a la hueca) significa que de ese satelite en particular no se han obtenido los datos de las efemérides. En este caso una barra sólida significa que ya se han recolectado las efemérides para ese satelite en particular, aún cuando puede no estar siendo usado en la navegación.

    Prueba con apagar el receptor, y espera unos minutos antes de encenderlo de nuevo. Bajo estas condiciones los datos de las efemérides son tan recientes, que observarás que el GPS adquirirá una posición de forma casi instantanea (menos de15 segundos en un receptor de 12 canales). Esto es así porque al GPS le bastará recepcionar sólo una de las 3 partes que constituyen un bloque de las efemérides para percatarse de que los datos son muy recientes. Esto es lo que se llama un encendido caliente. Sin embargo, ten lo siguiente en consideración. Aún cuando los datos de las efemérides pueden ser válidos por varias horas (4 ó 5 horas), puede ocurrir que trascurriendo solo media o una hora, un determinado satelite haya penetrado en una región con baja elevación (baja calidad en la recepción) o incluso se haya salido del hemisferio celeste (ausencia completa de recepción). Eso dependerá de donde estaba localizado el satelite inicialmente. En este caso, no obtendrás un encendido caliente aunque haya pasado una hora porque la información de ese satelite en particular no estará disponible para el receptor, y el GPS tendrá que buscar uno nuevo.

     Si en el momento del encendido no se dispone de información reciente de las efemérides correspondientes a al menos 3 satelites,  tendrá lugar un encendido frío, porque será necesario que el receptor recoja la información de varios satélites (hasta completar los 4) antes de hacer el posicionamiento en 3D. Esto causará que un posicionamiento de tipo frío tarde al menos 30 segundos más que un encendido caliente.

NOTA: en algunos modelos de Garmin, cuando el receptor se apaga antes de que se haya realizado un posicionamiento, puede tener lugar la completa eliminación de los datos efeméricos previos, lo que obligará al receptor a realizar un encendido "muy" frío aunque hayan pasado sólo unos minutos.

     Las 3 partes o paquetes en los que están constituidos un mismo bloque de efemérides se reconocen gracias a la presencia en la emisión de unas señales de identificación (Issue of Data, o IOD) que son específicas para cada satelite y efemérides en un momento dado. El GPS comprueba el IOD, y se asegura de esta forma que todas las partes de una efeméride siendo recibida provienen del mismo paquete y por tanto del mismo satelite. De esta forma, no hay que esperar que empieze un nuevo ciclo de envio de efemérides para obtener uno completo, y basta con solo 10 a 15 segundos se puede disponer de un nuevo posicionamiento en un encendido caliente. Esta información también permite a los GPS unir los 3 paquetes de datos en situaciones de pobre recepción recibiendo sólo parte de esta información en distintos bloques de envio de información. Esta habilidad permite obtener los posicionamientos más rápidos posibles bajo condiciones adversas.

     Si estas conduciendo un coche o te mueves en un tren a alta velocidad, la adquisión de un posicionamiento por parte de tu GPS tardará mucho más tiempo que si estas quieto o simplemente estas andando. Esto es así porque tu GPS debe recibir la información completa incluida de una efeméride, y la debe recibir sin fallos para que sea considerada útil y haga aparacer la columna sólida. Un bloqueo momentáneo por la presencia de alta cobertura de árboles, un cambio brusco de dirección y/o velocidad, o la presencia de múltiples señales que rebotan en edificios y montañas, causan errores que hacen al GPS errar obligándole a obtener de nuevo los datos que son esenciales para obtener un posicionamiento correcto. Por esta razón no es bueno tampoco tener antenas demasiados sensibles, porque las señales débiles procedentes de los rebotes hacen errar al GPS cuando no lo harian en un receptor con una antena menos sensible que no llegaría a percatarse de la presencia de estas señales secundarias.

     Los datos de las efemérides no serán validos si el GPS se desplaza varios cientos de kilometros desde la última posición en la que se encendió, o en el caso de que no contenga una hora exacta en el reloj interno. Además, en este caso puede que los datos del almanaque no sean tampoco válidos, porque las posiciones de los satelites se estiman teniendo en cuenta la última posición adquirida por el GPS. Si se cambia de hemisferio o de cara del planeta (en un viaje desde USA a Europa), puede ocurrir que ninguno de los satelites previstos por el almanaque estén ahi. Aquí te muestro unas imágenes correspondientes a la página de estado de mi Lowrance GM100 tomadas desde Córdoba, y de una localización en el estado de Missouri (USA) desde la misma latitud y tomadas a la misma hora (sólo medio minuto de diferencia). Ved como en ambas situaciones sólo se comparten algunos satelites que están en diferentes orientaciones porque el eje Polo norte y Sur de la Tierra no es completamente perpendicular. Como un ejemplo fijaros que  los satelites 18, y 7 se recibirían desde USA mucho más debilmente que cuando se está en Córdoba. Lo más probable es que el GPS use las efemérides de estos dos satelites en Córdoba, pero no los consideraría buenos si estuviera en USA.
 

Página de Estado tomada desde Córdoba, donde se indican las posiciones que ocupan los satelites en el espacio.

Esta sería la misma página de Estado de un receptor que estuviera localizado en la misma latitud y a la misma hora en Missouri (USA)

    Imaginemos que la última vez que tomé una posición con mi GPS fue en Córdoba. Luego cojo un avión (perdón por los argentinos) y me voy a USA. En estos casos de desplazamientos largos, el GPS tiene en cuenta la última posición obtenida (en Córdoba), considera la hora de su reloj interno, y cree que los satelites que van a estar en el hemisferio son los que están representados en la imagen de la izquierda.
    Pero en realidad, los satelites que van a estar en el hemisferio son los que estan representados en la imagen de la derecha, porque estamos en otro sitio, ¿no?.
    ¿Qué ocurre?. Que el GPS se vuelve loco. No encontrará las señales correspondientes a muchos de los satelites que deberían estar ahí, pero que en realidad no estan.
    Entonces, pasados unos minutos de fracasos continuos, el GPS se decide a realizar una búsqueda en el cielo (search the sky). Este proceso implica la búsqueda de las señales enviadas por los satelites de uno en uno con idea de refrescar las nuevas efemérides. En los receptores Garmin esta función se llama AUTOLOCATE.
    Sin embargo, podemos ayudar considerablemente al GPS a obtener las señales de los satelites en un viaje largo si éste dispone de un almanaque válido, y nosotros al mismo tiempo le indicamos nuestra nueva posición. En los Garmins, podemos indicar al GPS donde estamos eligiendo el lugar de los presentados en una lista "Select for country". En los Lowrances que poseen mapas movemos el cursor con las flechas del teclado, y lo llevamos al nuevo lugar. Tras indicarle nuestra nueva posición, el GPS hará inmediatamente una nueva estima de donde están los satelites rápidamente si dispone de un almanaque válido, y se acelera la búsqueda de los satelites adecuados.
    No tendremos almanaque o sus datos serán inútiles si el aparato ha estado apagado durante varios meses (almanaque obsoleto), o si se ha hecho un reset completo del aparato o se ha agotado la pila interna del receptor (almanaque borrado). En estos casos no podemos ayudar a nuestro receptor indicándole nuestra posición, ya que será necesario que adquiera de nuevo un almanaque completo y actualizado. Por eso, es a siempre interesante guardar una copia del almanaque en nuestro PC, que podría ser tranasferido a los Garmins con programas como Waypoint+ y/o G7toWin.

     Los receptores GPS están de forma automática y continua recogiendo la información de las efemérides tan a menudo como sea necesario para mantener un posicionamiento correcto. Y lo hacen en el background, sin que nos demos cuenta. Si bloqueamos la antena, o estamos en una situación con pobre recepción, entonces se creará una situación en la que el GPS no podrá recoger los datos y la columna de estado de ese satelite en particular se volverá hueca otra vez.

    Con todos estos datos en la mente, y en la forma de resumen, podemos decir que:

• Búsqueda en el Cielo (Search the sky). Esto ocurre cuando las variables Tiempo, Posición, el almanaque y las efemérides son todos desconocidos. El GPS empieza a buscar satelites uno por uno, y tardará de 10 a 15 minutos en conseguir un posicionamiento. Esto sólo ocurre uando se le hace un reset, el equipo viene de fábrica y ha estado apagado por varios meses.
• AutoLocalización (Autolocate). Ocurre cuando se desconocen las variables Tiempo y efemérides, se conoce la totalidad o parte de la información que ofrece el almanaque, y se ha variado notablemente o incluso se desconoce la posición (porque se ha hecho un viaje muy largo). En esta etapa es necesario introducir manualmente una estima aproximada de nuestra posición que el receptor usará para predecir la posición de los satelites en un momento dado con la ayuda de los datos del almanaque que tiene almacenado. En estas condiciones el GPS no necesitará buscar uno a uno los satelites, sino sólo aquellos que están en el cielo, y tardará mucho menos que en el caso anterior para adquirir un posicionamiento correcto (varios minutos). Será necesario recoger la información de al menos 4 efemérides completas.
• Encendido frio (Cold Start). Cuando se conoce de forma aproximada las variables Tiempo y Posición, pero se conoce el almanaque y se desconocen las efemérides de al menos un satelite de los 4 que son necesarios para obtener un posicionamiento correcto. Como es necesario adquirir la información efemérica completa de uno o varios satelites, el receptor tardará al menos 30 segundos o más en completar un posicionamiento que en un encendido caliente. Puede llegar a coincidir con el mismo tiempo de un Autolocate.
• Encendido caliente (Warm start). Cuando se conoce de forma aproximada las variables Tiempo y posición, se conoce el almanaque y los datos de las efemérides son muy recientes y conocidos por el receptor. Al GPS sólo le bastará adquirir un bloque parcial de las efemérides de los 4 satelites (10 a 15 segundos) para cerciorarse de que no han cambiado estos datos ni su posición.