INTRODUCCION A GPS: ESSC ESSC Lecture

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Ángeles Ferreyra Redondo
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1 INTRODUCCION A GPS: ESSC

2 Sumario de la Presentación I. Formato de Aprendizaje II. Básicos de GPS III.GPS Bajo Cubierta IV.Sistemas de Coordenadas y Datum V. Tecnología de Mapeo Móvil VI.Manos a la Obra con el GPS 2

3 Formato de Aprendizaje Clase Teórica Una hora de presentacion y orientación sobre GeoXT en el aula Laboratorio Viaje de campo ( Cuándo?) para practicar usando el GPS en el campo 3

la Tierra mantenidos por el Govierno de los Estados Unidos con el propósito de

4 Qué es GPS? El Sistema de Posicionador Global (GPS) Es una Constelación de Satélites orbitando la Tierra mantenidos por el Govierno de los Estados Unidos con el propósito de definir posiciones geográficas en y sobre la superficie de la Tierra. Consiste de tres segmentos: Segmento del Usuario Segmento de Control Segmento Espacial 4

5 Satélites GPS(Vehículos Satelitales (VS)) El primer satélite GPS fue enviado en 1978 La contelación se completó en 1994 Satélites construidos para durar como 10 años Pesan aproximadamente 2000 libras y tienen 17 pies de largo El poder de transmisión es de solamente 50 Watts o menos 5

6 Decendencia del GPS Fase 1: VALIDACION del CONCEPTO 1978-Primer Lanzamiento del Bloque 1 VS Fase 2: DESARROLLO COMPLETO Y PRUEBAS Fase 3: 1985-al Presente PRODUCCION Y DISPERSION 6

militares Requiere equipo criptográfico, recividores

7 SISTEM DE POSICIONAMIENTO PRECISO(SPP) SOLAMENTE Usuarios autorizados Estados Unidos y aliados militares Requiere equipo criptográfico, recividores especialmente equipados Exactitud a 21 Metros el 95% del tiempo 7

8 Servicio de Posicionador Estándar(SPE) Disponible a todos los usuarios Exactitud degradada por Disponibilidad Selectiva hasta el 2 de Mayo 2000 Exactitud Horizontal : 100m Ahora tiene casi la misma exactitud que el SPP 8

9 Segmento Espacial satélites planos con 55 de inclinación Cada plano tiene 4-5 satélites Posición de transmisión y tiempo de información sobre 2 frequencias La Constelación tiene repuestos 9

10 Segmento Espacial Orbita muy alta 20,200 km 1 revolución en aproximadamente 12 hrs Viaja aprox. 7,000mph Consideraciones Exactitud Habilidad de supervivencia Covertura 10

11 Segmento Control Monitoreo y Control Colorado Springs Hawaii Islas Ascención Diego Garcia Kwajalein EstaciónMaster Control Etación Monitor AntenaTerrestre 11

12 Segmento Control: Manteniendo el Sistema Observación Efímera y reloj Corrige errores de Órbita y reloj Crea nuevo mensaje De navegación (5) Etaciones Monitoras Alcon AFB Estación de Subida de info. 12

Segmento del Usuario Más de $19 Billones invertidos por DoD Sistema de Uso Dual desde 1985 (civil y militar) La comunidad civil rápidamente tomó ventaja del

13 Segmento del Usuario Más de $19 Billones invertidos por DoD Sistema de Uso Dual desde 1985 (civil y militar) La comunidad civil rápidamente tomó ventaja del sistema Cientos de clientes en el mercado 3 billones en ventas, el doble en 2 años 95% de usuarios actualmente La Mesa Directiva DoD/DoT dicta política GPS 13

14 Usos comunes del GPS Navegación y Rastreo Tierra Mar y Aire Sondeo/ Mapeo Aplicaciones Militares Usos Recreacionales 14

15 Cómo Trabaja el Sistema Segmento Espacial Satélites 24+ Estaciones Monitoras Diego García Islas Ascención Kwajalein Hawaii Colorado Springs Control de GPS Colorado Springs La efímera actual Es transmitida a Los usuarios Usua rio Final 15

16 Triangulación Satélite 1 Satélite 2 Satélite 3 Satélite 4 16

17 Medición de la Distancia Todo el Sistema Gira Alrededor del Tiempo!!! Distancia= tasa x tiempo Tasa = 186,000 millas por segundo (Velocidad de la Luz) Tiempo = tiempo que toma la señal en viajar del VS al recividor GPS Cada satélite lleva alrededor de cuatro relojes atómicos Usa la oscilación de los átomos del cesioy el rubidioparamedirel tiempo Exactitud? más/menos un segundo sobre más de 30,000 años!! 17

18 VS y Relojes Recividores Relojes VS 2 Cesios & 2 Rubidiosen cada VS $100,000-$500,000 cada uno Relojes Recividores Relojes similares a los relojes de puño de cuarzo Siempre un error entre el satélite y los relojes recividores ( Δ t) 4 satélites son requeridos para resolver por x, y, z, and Δ t 18

19 4 PROBLEMA No puede usar relojes atómicos en el recividor Reloj de Cesio = $$$$$$$!!! Tamaño de una PC SOLUCION Relojes recividores son exactos por periodos cortos de tiempo Resetear a menudo 4 to VS son usados para recalibrar un reloj recividor 19

20 Rompiendo el Código La señal del Transportador... combinadd con Código RPR... Tiempo de Transmisión Satélite produce la Señal modulada del Transportador la cual es transmitida... desmodulada... I detectada por el recividor, inmovilizada pero Un temporizador... Recividor Tiempo pospuesto 20

21 Exactitud y Presición en GPS Exactitud La cercanía de una medición al valor estándar o verdadero Presición El grado al cual varias medidas proveen respuestas muy cercanas unas a otras Qué afecta la exactitud y la presición en GPS? 21

22 Fuentes de Error Disponibilidad Selectiva Degradación intencional de la exactitud del GPS 100m en horizontal 160m en vertical Cuenta por la mayorí del error GPS estándar Apagado el 2 de mayo

23 FUENTES DE ERROR Dilución Geométrica de la Presición (DGP) Describe la sensibilidad del recividor a cambios en el posicionamiento gemétrico de los VSs Si el valor de DP( Dilución de presición) es más alto, la medición es más pobre CALIDAD DP Muy Buena 1-3 Buena 4-5 Moderada 6 Sospechosa >6 23

Fuentes de Error Error del Reloj Diferencias entre el reloj del satélite y el reloj del recividor Retrazos de la Ionósfera Retrazo en las señales del GPS cuando pasan a través de la capa de iones

24 Fuentes de Error Error del Reloj Diferencias entre el reloj del satélite y el reloj del recividor Retrazos de la Ionósfera Retrazo en las señales del GPS cuando pasan a través de la capa de iones libres de electrones conocida como la ionósfera. Error Compuesto Causado reflecciones de la señal del GPS que se mezcla co la señal deseada Señal Reflejada Antena GPS Señal Directa Satélite Señal Reflejada Superficie Dura 24

GPS Diferencial Método de remover errores que afectan las mediciones del GPS Un recividor de estación base se coloca en una localización donde las coordenadas son conocidas La señal tiempo en la

25 GPS Diferencial Método de remover errores que afectan las mediciones del GPS Un recividor de estación base se coloca en una localización donde las coordenadas son conocidas La señal tiempo en la localización de referencia se compara con el tiempo en la localización remota La diferencia de tiempo representa el error en la señal del satélite Las correcciones en tiempo real son transmitidas al recividor remoto Frecuencia simple (1-5 m) Frequencia real (sub-métrica) Post-Procesamiento de GPS Diferencial implica correciones un tiempo más tarde Localizació n Referente Localizació n Remota = Error Online post-processing 25

Estaciones maestras crean correción de mensajes GPS Mensaje diferencial corregido es

26 Sistema de Incremento de Area Ancha (SIAA) Sistema de satélites y estaciones terrenas que provee correciones de señales de GPS 25 estaciones terrenas de referencia a través US Estaciones maestras crean correción de mensajes GPS Mensaje diferencial corregido es transmitido a través satélites geoestacionarios a un recividor 5 Veces la exactitud (3m) 95% del tiempo 26

Referenciación incorrecta de coordenadas al datum puede resultar en errores de posición de cientos de

27 Porqué debería de preocuparme por sistemas de datum y coordenadas cuando use GPS? Datum y Sistema de Coordenadas Hay muchos sistemas de dato y coordenadas en uso actualmente Referenciación incorrecta de coordenadas al datum puede resultar en errores de posición de cientos de metros Con, exactitud sub-métrica disponible con los GPS de hoy día, una cuidadosa selección y conversión del datum es crítica! 27

28 Dato Geodético: Qué es? Define el tamaño y la forma de la tierra Used como base para sistemas de coordinada Variedad de modelos: Tierra plana Esférica Elipsoidal WGS 84 define alturas geoides para toda la tierra 28

29 Sistemas de Coordenadas: Qué son? Basados en Dato Geodético Describe localizaciones en dos o tres (ie. X,Y,Z or X,Y) Local y Global Sistemas comunes - Lat, Long Geodésica (global) - UTM (local) - State Plane (local) Variedad de métodos de transformación Herramienta de conversión en línea 29

30 Zonas UTM del Mundo 30

31 Geodetic Latitude, Longitude El Meridian de Greenwich y el Ecuador son planos de referencia usados para definir la latitud y la longitud 31

32 Cuál es la localización correcta? La misma localización puede tener varias posiciones de referencia, dependiendo del sistema de coordinadas usado 32

33 Mapeo Móvil Tecnología GPS Integrada y progamas de SIG SIG hacen la data directamente accessible en el campo Puede ser aumenteda con una tecnología inalámbrica 33

34 Mapeo Móvil Pros y Contras Pros Entrada de data más eficiente Acceso listo a data de SIG Menor transcripción de error Es posible subir/bajar en tiempo real por medio inalámbrico Cons Costoso Almacenamiento de data limitado Data digital puede ser perdida/corrompida 34

35 Manos a la obra con GPS 35

36 Preguntas? Paul Burgess University of Redlands Redlands Institute

37 OBJECTID Northing Easting GPSDate GPSDateTime Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr Apr-04 37

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