Introducción a las tecnologías Geoespaciales. Sistemas de posicionamiento Global

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Victoria Chávez Quintana
hace 5 años
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1 Introducción a las tecnologías Geoespaciales Sistemas de posicionamiento Global Temas GPS orígenes Encontrando su ubicación con GPS Medidas de posición Errores del GPS GPS Diferencial GPS disponibles EDECA 1

2 El acrónimo GPS GPS, hecho y administrado por el Departamento de Defensa de los EE.UU. Nombre real NAVSTAR GPS; Es un Sistema Global de Navegación Satelital (GNSS) Acrónimo: Siglas que se pronuncian como una palabra. Singular Estado Unido: E.U Plural Estados Unidos EE.UU Sistemas GNSS NAVSTAR GPS GLONASS (Sistema Ruso) Galileo (Consorcio de Gobiernos europeos e Industrias) Compass (Versión China) IRNSS (Sistema Indio) 2

3 Historia GPS GPS no fue el primer Sistema de navegación satelital!! Programa TIMATION del Laboratorio de Investigación Naval Sistema de Posicionamiento Global Primer satélite del GPS fue lanzado en 1978 El satélite 24 en 1993, completando el Sistema. >$12 billones gastados GPS está monitoreado y mantenido por la 50ª Ala Espacial es un ala de la Fuerza Aérea de Estados Unidos perteneciente a la 14.ª Fuerza Aérea del Mando Espacial de la Fuerza Aérea., a division of US Air Force in Colorado 24 satélites en 12 orbitas altas (20,200 kilometros) Dan 2 vueltas (orbitas) a la Tierra cada día. De 4-8 satéllites estan disponibles arriba de los 15 grados desde la línea del horizonte (posiciones disponibles 24/7 en cualquier parte del mundo) 3

Usuarios Control 1. Espacial 2. Control 3. Usuarios 1.

4 Cómo opera? Existen tres segmentos Se basa en 3 componentes separados, todos operando juntos Espacial Usuarios Control 1. Espacial 2. Control 3. Usuarios 1. Segmento espacial 24 satélites cada 12 horas orbitando la tierra. Conocida como la Constelación GPS En cualquier momento mínimo 4 satelites estarán disponibles. Efemérides proveen información espacial en un momento específico. 4

5 1. Segmento espacial Se comunican por medio de Ondas de radio a la velocidad de la luz (Los receptores tienen una precisión de nanosegundos ( segundo)) Todos los satélites transmiten la misma señal Cadena" al mismo tiempo La diferencia de tiempo entre el satélite y receptor da la distancia al satélite. Los satélites tienen relojes muy precisos e información de efemérides muy precisa. Fuera de sincronización por 1/100 de segundo es igual a un error de metros. (casi 3000 km) 1. Segmento espacial Se comunican por medio de Ondas de radio a la velocidad de la luz (Los receptores tienen una precisión de nanosegundos ( segundo)) Todos los satélites transmiten la misma señal Cadena" al mismo tiempo La diferencia de tiempo entre el satélite y receptor da la distancia al satélite. Los satélites tienen relojes muy precisos e información de efemérides muy precisa. Fuera de sincronización por 1/100 de segundo es igual a un error de metros. (casi 3000 km) Cada satélite posee 4 relojes atómicos. 5

2. Segmento de Control La Fuerza Aérea de los Estados Unidos opera los

Actualizan la información de efemérides para el satélite Mantienen

satélite Ellos revisan los relojes en los satélites Controlan su

6 2. Segmento de Control La Fuerza Aérea de los Estados Unidos opera los satélites. Actualizan la información de efemérides para el satélite Mantienen información sobre la salud de cada satélite Configuran el hardware en el satélite Ellos revisan los relojes en los satélites Controlan su posición Estaciones de monitoreo Ubicación de las cuatro estaciones remotas (círculos) y una estación maestra (triángulo) del segmento de control GPS 6

7 3. Segmento de Usuarios Cuántos canales tiene el receptor (12 canales) Receptor de frecuencia única (puede recoger L1) Receptor de doble frecuencia (L1 y L2) El receptor solo puede recibir datos de satélite, no transmitir datos a un satélite. 13 7

8 Triangulación y trilateración Triangulación (Basado en medición angular) Trilateración (Basado en el tiempo (o distancia)) El GPS se basa en la Trilateración 8

9 Trilateración. Distancia medida La Tierra Sabemos la distancia desde el satélite. Entonces sabemos dónde estamos en un gran círculo (esfera) alrededor del satélite. Trilateración. La Tierra 1 2 Ejemplo bidimensional: Estamos en uno de dos lugares. 9

10 Trilateración. La Tierra 3 satélites, sabemos dónde estamos! Recuerdas el molesto problema del reloj? La Tierra Los satélites tienen relojes potentes. Nuestros receptors no. Si nuestro reloj se apaga o esta mal calibrado la distancia la calcula incorrectamente 10

11 Truco para arreglar ésto. Añadir mas satélites. Earth (by definition) Qué número agregamos o quitamos para hacer que todo se una? La Tierra Entre más mejor. 11

12 Y en cuanto a la calidad La información se envía mediante: El código C / A (Código de adquisición) se transmite en el canal de frecuencia L metros de precisión. Código P: Es el código de precisión lo usan los militares (L1 y L2). Está encriptado. Qué puede salir mal? - fuentes de errores Mala geometría satelital (ángulo de señal) Errores de ruta múltiple (Las señales rebotan en los objetos antes de ser recibidas) Error previsto (militar: "Disponibilidad selectiva") (Apagado el 2 de mayo de 2000) La atmósfera de la Tierra: señales lentas o aceleradas (El satélite calcula su distancia multiplicando el tiempo de viaje de la señal por la velocidad de la luz. Pero la velocidad de la luz solo es constante en el vacío... ) 12

Así que hay que tomar en cuenta este desfase entre el reloj del

13 Qué puede salir mal? - fuentes de errores La (Teoría de la relatividad) Los relojes en el espacio adelantan con respecto a los de la Tierra. (38000 nanosegundos por día). Así que hay que tomar en cuenta este desfase entre el reloj del satélite y el del receptor. GDOP (Disolución Geométrica de la Precisión) Qué puede salir mal? - fuentes de errores GDOP Geometric Dilution of Precision 13

14 Geometría del Satélite Dilution of Precision Mayor precisión usando GPS Diferencial (DGPS) 10 km Presición SubMétrica 14

DGPS Datos GPS sin procesar (sin correcciones) Balizas de la Guardia Costera Omnistar (América del Norte) WAAS (Sistema de aumento de área amplia) SBAS (sistema de aumento basado en satélites

15 DGPS Datos GPS sin procesar (sin correcciones) Balizas de la Guardia Costera Omnistar (América del Norte) WAAS (Sistema de aumento de área amplia) SBAS (sistema de aumento basado en satélites Guardia Costera DGPS La Guardia Costera de EE. UU. Estableció varias estaciones de referencia a lo largo de las costas y cursos de agua para ayudar a los buques a encontrar su ubicación y navegación 15

controlador en la PC para que lo reconozca.

16 GPS disponibles en la EDECA Garmin 60CSx Los datos se deben extraer con un programa: DNR Garmin MapSource GPS Utility Hay que instalar un controlador en la PC para que lo reconozca. GPS disponibles en la EDECA Garmin 62s Los datos se guardan en un archivo GPX Funciona como una llave USB. 16

GPS disponibles en la EDECA Garmin 64st Los

(más preciso) GPS disponibles en la EDECA

17 GPS disponibles en la EDECA Garmin 64st Los datos se guardan en un archivo GPX Funciona como una llave USB. Puede captar dos GNSS: GLONASS y NAVSTAR-GPS (más preciso) GPS disponibles en la EDECA Baterias Alkalina AA Entrada cable extraer datos Antena extra Tarjeta memoria 17

18 GPS disponibles en la EDECA USB Mini USB Micro USB Antena extra Cable datos Mini USB 18

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