TALLER PRACTICO DE SISTEMA GLOBAL DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE (GNSS)

Transcripción

1 TALLER PRACTICO DE SISTEMA GLOBAL DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE (GNSS) Geog.: Eduardo Vásquez Doc Gr 2 (Interino)

2 OBJETIVOS: CONOCER LOS PRINCIPIOS BASICOS DE LA TECNOLOGIA GNSS. CONTRIBUIR A UNAADECUADA UTILIZACION DE ESTA TECNOLOGIA. ILUSTRAR CON EJEMPLOS PRACTICOS LA UTILIZACION DE GPS EN LA ADQUISICIÒN DE DATOS GEOREFERENCIADOS.

3 Qué es el GNSS? Es una constelación de satélites que transmite rangos de señales utilizados para el posicionamiento y localización en cualquier parte del globo terrestre, ya sea en tierra, mar o aire. Estos permiten determinar las coordenadas geográficas y la altitud de un punto dado como resultado de la recepción de señales provenientes de constelaciones de satélites artificiales de la Tierra para fines de navegación, transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas, y otras actividades afines.

4 GNSS Activos: NAVSTAR-GPS (USA). GLONASS (Rusia). Otros (No reconocidos por el Panel de Sistemas de Navegación): Beidou, Compass o BNTS, de China. QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) de Japón. IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) de India. Galileo (Europa): En proyecto.

5 CONTENIDO -QUE ES GPS -COMO FUNCIONA EL GPS. -SEGMENTOS -TIPOS Y MARCAS DE GPS -CORRECCION DIFERENCIAL -APLICACIONES DE ESTAS TECNOLOGIAS -PROBLEMAS Y ERRORES FRECUENTES. -SATELITES Y SISTEMAS FUTUROS -CONCLUSIONES.

6 QUE ES GPS? El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un servicio propiedad de los EE.UU. que proporciona a los usuarios información sobre posicionamiento, navegación y cronometría. Este sistema está constituido por tres segmentos: el segmento espacial, el segmento de control y el segmento del usuario. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos desarrolla, mantiene y opera los segmentos espacial y de control. Fuente: Sistema Global De Navegación Por Satélite (GNSS)

7 Segmentos del Sistema GPS: Espacial Control Usuario

8 Segmento Espacial CONSTELACIÓN DE SATELITES QUE PROVEEN COORDENADAS 31 SATELITES SISTEMAS COORDENADAS DATUM DE Y 6 PLANOS A55 A KM

9 Satélites Operacionales Sistema Global De Navegación Por Satélite (GNSS)

10 Segmento de Control

11 El segmento de control está compuesto por: - Una estación maestra de control (MCS) situada en la base aérea Falcon en Colorado Spring: es la central de procesado del GPS y está funcionado 24 horas al día los 7 días de la semana. - Cinco estaciones monitoras (MS) situadas en Hawai, Kwajalein, Diego Garcia, Ascensión y Colorado Spring. Se está considerando poner otra estación monitora en la estación aérea de Cabo Cañaveral. Su función es el seguimiento pasivo de los satélites GPS que tiene a la vista, más de 11 simultáneamente, y obtiene la información necesaria para calcular con gran precisión las órbitas de los satélites. Estación Monitora de Hawai Estación Maestra en Schriever

12 Segmento del Usuario GPS World 2003: 70 Fabricantes 432 Modelos Dispositivos con GPS vendidos Año 2012: Millones

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15 Cómo se mide la distancia al satélite? Los satélites transmiten constantemente en dos ondas portadoras que viajan a la velocidad de la luz. Dichas ondas portadoras se derivan de la frecuencia fundamental (10.23 MHz), generada por un reloj atómico muy preciso. La portadora L1 frecuencia de MHz y longitud de onda de cm. La portadora L2 frecuencia de MHz y longitud de onda de cm. Las ondas portadoras están diseñadas para llevar los códigos binarios C/A y P en un proceso conocido como modulación.

16 Tipos de Receptores GPS Navegadores Topográficos (una frecuencia) Geodésico (dos frecuencias)

17 Navegadores: Equipos muy portátiles (generalmente del tamaño de una mano) que permiten determinar la posición, velocidad y el tiempo en forma rápida y con fines de navegación (no geodésicos). El desarrollo comenzó aproximadamente en Inicialmente trabajaban solo con código C/A luego incorporan portadora L1. Actualmente reciben hasta 12 satélites simultáneamente. Ejemplo: MAGELLAN, GARMIN, TOM TOM, etc.

18 Ventajas de los GPS Navegadores Versatilidad Potencialidad de los equipos Rapidez en las operaciones Tamaño y peso

19 Correccion Diferencial El DGPS o GPS diferencial, es un sistema que proporciona a los receptores de GPS correcciones de los datos recibidos de los satélites GPS, con el fin de proporcionar una mayor precisión en la posición calculada. Se concibió fundamentalmente debido la introducción de la disponibilidad selectiva (SA). El fundamento radica en el hecho de que los errores producidos por el sistema GPS afectan por igual (o de forma muy similar) a los receptores situados próximos entre sí. Los errores están fuertemente correlacionados en los receptores próximos. Estación de referencia DGPS Equipo de campo realizando levantamiento de información sísmica usando un receptor GPS

20 Formas de determinar mi posición: Posicionamiento Absoluto: Se calcula la posición a partir de la triangulación de 4 satélites Posicionamiento Relativo: Se calcula la posición de un receptor móvil a partir de la posición de un fijo de coordenadas ya conocidas.

21 Formas de determinar mi posición: Posicionamiento GPS Relativo Absoluto Post- Proceso Tiempo Real DGPS SPS Estático Movimiento Fase RTK WAAS EGNOS Estático Rápido Stop&Go Cinemático

22 Método de Posicionamiento Absoluto: Con un único receptor. Observables: suelen ser los códigos, pero también se podrían utilizar las diferencias de fase o ambas. Los receptores utilizados son pequeños, portátiles Consiste en la solución de una intersección de todas las distancias satélite-receptor sobre la estación en un período de observación. Precisión: de 15 a 100 metros. Aplicaciones: Excursionismo, navegación maritima.

23 Método RTK (Real Time Kinematic): Una estación de referencia fija que rastrea de modo continuo con capacidad de resolver las ambigüedades en tiempo real. El otro receptor en una plataforma móvil. Ambos están enlazados mediante un radio módem. El segundo receptor obtiene su posición en tiempo real. Gran precisión: 1-2 cm ± 1ppm. Aplicaciones: Replanteos, Levantamiento de perfiles, carreteras, fronteras, MDTs.

24 Método Estático (Post-Proceso): consiste en el estacionamiento de receptores que no varían su posición durante la etapa de observación. Método clásico para agrandes distancias. Gran precisión: 5mm ± 1ppm. Precisión de milímetro en líneas cortas. Tiempo de observación largos (proporcional a la longitud de la línea. Aplicaciones: Control geodésico, Redes nacionales y continentales, Control de movimientos tectónicos, Control de deformación en estructuras.

25 Método Stop & Go (Post-Proceso): Una estación de referencia fija que rastrea de modo continuo. Receptor móvil en un jalón. Parar sólo 2 ó 3 épocas en los demás puntos Precisión: 1 a 2 cm ± 1ppm. Resolver una ambigüedad inicial en postproceso. Debe mantenerse el contacto con 4 satélites. Aplicaciones: Levantamientos taquimétricos en general, determinación de superficies y parcelaciones, control y evolución de fenómenos y obras.

26 Precisión y errores: Sistema Global De Navegación Por Satélite (GNSS)

27 Precisión y errores: Sistema Global De Navegación Por Satélite (GNSS) Fuente: LABORATORIO DE ASTRONOMÍA, GEODESIA Y CARTOGRAFÍA. Univ. De Cadiz

28 Fuentes de errores: Sistema Global De Navegación Por Satélite (GNSS)

29 Fuentes de errores: Sistema Global De Navegación Por Satélite (GNSS)

30 Aplicaciones: Apoyo a trabajos cartográficos. Apoyo a la creación y mantenimiento de un SIG. Apoyo a trabajos hidrográficos y batimétricos. Levantamiento de caminos y vías de penetración. Determinación de linderos. Cálculo de áreas. Puntos de control para planos de mensuras. Determinación de azimuts. Localización de Pozos Petroleros. Control de Grandes Estructuras.

31 Problemas más frecuentes al usar GPS con fines topograficos El Sistema de Referencia (WGS-84, Yacaré, SIRGAS). Obstrucciones. Problemática de las alturas. Uso indiscriminado de navegadores.

32 Fuentes de Error 1. Retraso de la señal en la ionosfera y la troposfera. 2. Señal multirruta, producida por el rebote de la señal en edificios y montañas cercanos. 3. Errores de orbitales, donde los datos de la órbita del satélite no son completamente precisos. 4. Número de satélites visibles. 5. Geometría de los satélites visibles. 6. Errores locales en el reloj del GPS.

33 Satélites Futuros Satélite Bloque IIF en operación Satélite Bloque III 2016

34 Galileo es un Sistema global de navegación por satélite (GNSS) desarrollado por la Unión Europea (UE), con el objeto de evitar la dependencia de los sistemas GPS y GLONASS. Al contrario de estos dos, será de uso civil. El 28 de diciembre de 2005 se lanzó el satélite Giove-A (Galileo in-orbit validation element), primero de este sistema de localización por satélite. Sistema Global De Navegación Por Satélite (GNSS) Sistemas Futuros: Galileo Actualmente quedan más de diez satélites por situar en su órbita. Según los planes definidos por la Unión Europea y la ESA, seis de estos serán lanzados a lo largo de Los restantes serán enviados al espacio durante los próximos años, estableciendo como fecha límite el año 2020 casi una década más tarde de lo previsto inicialmente.

35 Conclusiones GPS es sin duda el arma más poderosa con la cual contamos los especialistas, técnicos y profesionales, de las ciencias e ingeniería que se ocupan de las mediciones terrestres y de la cartografía. En pocos años esta utilización se verá reafirmada y repotenciada con la implementación del programa de modernización del GPS ya que la señal de los nuevos satélites ofrecerá más posibilidades y ventajas.

36 Conclusiones Los avances tecnológicos en las comunicaciones y en la electrónica seguirán incidiendo en la fabricación de instrumentos aún más versátiles y por lo tanto en el desarrollo de nuevos procedimientos de medición De igual forma la consolidación de un GNSS (Sistema Satelital de Navegación Global) conformado por GPS, GLONASS, GALILEO y los sistemas complementarios de mejoras a estos, tales como WAAS, LAAS y EGNOS, en el caso de GPS, permitirá medir prácticamente en cualquier lugar y con garantía de un servicio íntegro y eficiente.