Sistema de Posicionamiento Global GPS (Global Positioning System)

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Julián Rojas Cabrera
hace 7 años
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1 Sistema de Posicionamiento Global GPS (Global Positioning System) Es un sistema que permite determinar en todo el Mundo la posición de una persona, vehículo o nave, actualmente con precisión de menos 10 ó 15 metros. El GPS funciona mediante una red de satélites que se encuentran orbitando alrededor de la tierra, éstos proveen señales especialmente codificadas que pueden ser procesadas por receptores GPS, permitiéndole al receptor calcular su posición, velocidad y hora en un sistema de referencia común para todos sus usuarios en el Mundo, con capacidad de saber donde no encontramos, donde estuvimos y hacia donde nos dirigimos. Venezuela, 2012 Edgar Olea

2 INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES Satélite Sputnik 1957 Sistema TRANSIT 1964 Boeing 747 Corea 1983 NAVSTAR (Navigation System using Timing and Ranking) GPS (Global Positioning System) o Sistema de Posicionamiento Global. El programa comenzó en 1973 Capacidad de operación inicial en Diciembre de 1983 Implantación definitiva, concluyó en 1992 Declarado totalmente operativo el 17 de julio de 1995 GPS estadounidense, el antiguo GLONASS ruso, el nuevo Galileo europeo y el futuro Beidou chino, son Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS).

3 ANTECEDENTES Sputnik er. Satélite TRANSIT er. Sistema de Navegación Satelital Vuelo Korean Air Line 269 Fallecidos

4 APLICACIONES 1. Navegación aérea y marítima 2. Topografía y geodesia 3. Control de flotas 4. Deportes y excursionismo 5. Investigaciones científicas 6. Trabajos de campo 7. Militares y policiales 8. Salvamento

6 COMPONENTES

7 SATELITAL 24 satélites + 4 de reemplazo 6 órbitas de 4 satélites 4 a 8 satélites visibles Orbita a Km Velocidad de 4 Km./seg Período orbital 11 h. y 58 min. 4 relojes atómicos 3 señales de radio en L1 y L2, Código C/A y efemérides en L1 y código P(Y) en L2 Tendrá un código CS en L2C y otra frecuencia L5 más potente

correcciones de los relojes de a bordo y la ubicación

8 Una red de estaciones terrestres repartidas alrededor de la Tierra Mantenimiento de la constelación, envían, las correcciones de los relojes de a bordo y la ubicación precisa de cada satélite y reciben sus condiciones operacionales CONTROL

9 Navegadores USUARIO GPS-GIS Topográficos (mono-frecuencia L1) Geodésicos (doble-frecuencia L1/L2)

10 FUNCIONAMIENTO La velocidad de la luz en el vacío: m/seg = 300 Km/seg

11 Atmósfera FUENTES DE ERROR

12 Multipath FUENTES DE ERROR

13 FUNTES DE ERROR Efemerides Relojes Orbita Km 1 ns (t) = 30 cm (d)

14 FUENTES DE ERROR Geometría Buena Mala

15 FUENTES DE ERROR Disponibilidad Selectiva (Selected Availability - S/A) Error aleatorio de 100 m en horizontal, 156 m en vertical y 340 ns en tiempo (nanosegundo = 10-9 segundos). Eliminada el 2 MAY2000, mejorando la precisión a 10 m en horizontal, 15 en vertical y 50 ns. EE.UU. se reserva la posibilidad de activarla (World Trade Centel 11SEP01 y bombardeo a Irak 2004) El desarrollo de DGPS, el uso GPS-GLONASS, el desarrollo de Galileo; la concepción de EGNOS/WAAS/MSAS, hizo que la S/A fuese eliminada.

16 GLONASS Global Orbiting Navigation Satellite System es el GNSS ruso (Unión Soviética, ahora Federación Rusa) Similar al GPS, 24 satélites (21 activos + 3 reserva), 3 planos orbitales de 8 satélites, órbita km y tarda 11 horas y 15 min. Transmiten 2 señales en la banda L. El segmento de control lo es un conjunto de estaciones a lo largo de Rusia. Estuvo operativo el 18ENE96, en el 2004, sólo 11 satélites estaban en pleno funcionamiento; aunque, con el gobierno indio se plantea tenerlo operativo para el Receptores que permiten recibir señales GLONASS y GPS.

17 Es el primer sistema civil de navegación por satélite. Desarrollado por la AEE. Objeto: evitar la dependencia GPS y GLONASS; entre otros motivos, la S/A. Inicialmente disponible en el 2008, pero será funcional entre 2010 y Con 4 frecuencia, 30 satélites en 3 planos orbitales de 10 c/u, órbita de km. La localización en tiempo real, con una precisión hasta de un metro. Se pretende ofertar dos servicios: Propósito general, con rango de precisión entre 5 a 30 m Servicio adicional: por el que habrá que pagar, con exactitud entre 1 a 10 m Capital público, pero la UE aspira que 2/3 de su coste sea privado. China desde OCT2004 participa en el programa. Además Israel, India, Brasil, Japón, Corea del Sur, Australia y Ucrania. GALILEO

18 BEIDOU Es un proyecto desarrollado por la República Popular de China para obtener un sistema de navegación por satélite. "Beidou" es el nombre chino para la constelación de la Osa Mayor. Ofrecerá dos tipos de servicios: El primero será abierto y podrá dar una posición con un margen de 10 metros. El segundo será autorizado solo para determinados clientes, con servicios más precisos y con mayores medidas de seguridad. A diferencia de los sistemas GPS, GLONASS, y GALILEO, que utilizan satélites en órbitas bajas y ofrecen servicio global, Beidou usa satélites en órbita geoestacionaria. Esto implica que el sistema no requiera una gran constelación de satélites, pero limita su cobertura sobre la tierra a los satélites que son visibles. China también es asociada del proyecto Galileo, el cual es recientemente operacional.

19 GPS Diferencial DGPS Medición Diferencial en Tiempo Real: Vía Radio SBAS (WAAS-EGNOS-MSAS-GAGAN) LAAS (Aviación USA) Por suscripción (OMNISTAR, PDVSA) Medición Diferencial Post-Proceso: Estático (Alta Precisión): mm Estático Rápido: cm Pseudo Estático o Reocupación: cm Parar y seguir (Stop & Go): cm Cinemática: Precisión: sub-mts

20 SBAS Sistema de Aumentación Basado en Satélites WAAS (EE.UU.) EGNOS (Europa) MSAS (Japón) GAGAN (India) SACCSA (CCSA)

21 Sistema de Aumentación Basado en Satélites SBAS

22 SEÑALES Frecuencia L1: lleva el mensaje de navegación y la señal para el SPS. Frecuencia L2: usada en los equipos PPS para medir el retardo de la señal por su paso por la ionosfera. Código C/A: es una señal que modula la frecuencia L1, conocida como Pseudo Random Noise (PRN). Este se repite cada milisegundo y es diferente y único para cada satélite permitiendo su identificación en la constelación. Es la base del SPS. Código P(Y): lo modula tanto la L1 como la L2, y esta encriptado como código Y. Para descifrar este código P(Y) o código preciso se requiere en cada receptor un modulo AS (Anti-Spoofing), cuyo uso sólo esta disponible para usuarios autorizados y es la base del PPS. Mensaje de Navegación o efemérides: lo modula la frecuencia L1- C/A, y describe la órbita del satélite, corrige los relojes y otros parámetros del sistema.

23 SERVICIO DE POSICIONAMIENTO STANDARD (SPS) Disponibilidad para cualquier usuario Recepción del Código C/A (Coarse / Acquisition - code) Frecuencia L1 Disponibilidad Selectiva (Selected Availability - S/A) Degradación del código C/A Restringe la exactitud deliberadamente Afecta las mediciones de un solo receptor Precisión con S/A : 100 m en horizontal, 156 m en vertical y 340 ns en tiempo SERVICIO DE POSICIONAMIENTO PRECISO (PPS) Disponibilidad para uso militar de los EE.UU. y sus aliados, y entidades civiles autorizadas Recepción del Código C/A y Código P (Precisión code) Frecuencias L1 y L2 Anti interferencia (Anti Spoofing) Apaga el código P o lo encripta como código Y Afecta las mediciones de gran precisión Impide el acceso a usuarios no autorizados Precisión previsible: 22 m en horizontal, 28 m en vertical y 200 ns en tiempo POSICIONAMIENTO

24 MODERNIZACIÓN Una frecuencia más para uso civil, el código CS (Civil Signal) sobre la frecuencia L2, denominada L2C, lo que mejorara los procesamientos en tiempo real. Esta redundancia permitirá estimar el error ionosférico, proporcionando una precisión en modo absoluto similar a la obtenida con técnicas diferenciales. La señal en la frecuencia L1 permanecerá invariable, lo que permitirá a los actuales receptores seguir operativos. Una nueva frecuencia llamada L5, que proveerá una señal de mas potencia que sus predecesoras, permitiendo que la recepción y seguimiento de las señales sean más rápidas y fáciles. El segmento de control se mejorará con la puesta en marcha de un nuevo sistema de control, actualmente en fase de diseño, hasta un total de veinte estaciones monitoras, lo que supondrá un control más preciso de las efemérides y de los relojes de los satélites.

Rutas Caminos (Track) Ir a (Go to) Área / Perímetro Software: MapSource

25 RECEPTORES Capacidad de saber donde no encontramos, donde estuvimos y hacia donde nos dirigimos, a través de las funciones: Marcas (Waypoint) Rutas Caminos (Track) Ir a (Go to) Área / Perímetro Software: MapSource Garmin PathFinder Timble OxiExplorer Magellan NMEA GPS TrackMaker - Free

26 SOFTWARE MapSource ArcGIS

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