Por Roy cruz Morales Sistemas de Posicionamiento Global (SPG)

Sistemas de

Posicionamiento

Global (SPG)

Global Positioning System (GPS)

Aplicaciones

TopográficasPor Roy cruz Morales

Temas

GPS orígenes

Encontrando su ubicación con GPS

Medidas de posición

Errores del GPS

GPS Diferencial

GPS disponibles EDECA

Apps para móniles

Tema: GPS orígenes

GPS: significa Global Positioning System el término es

genérico a cualquier aparato que pertenezca a ésta utilidad

Es sinónimo de Sistema Global de Navegación Satelitalo GNSS

Cuando decimos que tenemos un GPS en nuestras manos en realidadtenemos un receptor del GPS en nuestras manos. Porque el GPS es todoun Sistema.

Tema: GPS orígenes

Primer Sistema GPS fue el Programa TIMATION hecho por el Laboratorio de Investigación Naval de los EEUU.

El segundo GNSS se llamó NAVSTAR-GPS , creado y administrado por el Departamento de Defensa de los EE.UU. (fué en realidad una evolución del Timation).

• GPS es un acrónimo: Siglas que se pronuncian como una palabra.

• EEUU es la abreviatura de Estados Unidos (plural) si fuera singular sería EU.

• Otro ejemplo: Recursos Humanos (RRHH).

Tema: GPS orígenes

Otros GNSS en el mundo:

GLONASS (Sistema Ruso)

Galileo (Unión Europea (UE) )

Beidou (China)

IRNSS (Sistema Indio)

Europa, India y China avanzan en sus alternativas a GPS y GLONASShttp://www.satelital-movil.com/2015/04/europa-y-china-avanzan-en-sus-sistemas.html

India lanza el último satélite de su propio sistema GPShttps://www.efe.com/efe/america/sociedad/india-lanza-el-ultimo-satelite-de-su-propio-sistema-gps/20000013-2910900

China está a solo un paso de completar su GPS nacional

El sistema de navegación y posicionamiento Beidou ya está integrado en millones de móviles de fabricación china. https://atalayar.com/content/china-est%C3%A1-solo-un-paso-de-completar-su-gps-nacional

Tema: NAVTASR-GPS

Algunos datos del NAVSTAR-GPS:

Está monitoreado y mantenido por la 50ª Ala Espacial, perteneciente a la 14.ª Fuerza Aérea del Mando Espacial de la Fuerza Aérea de los EEUU, 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)

https://www.gps.gov/

Tema: Operación NAVTASR-GPS

Cómo opera el NAVSTAR-GPS:

Se basa en 3 componentes separados, todos operando juntos

1. Espacial

2. Control

3. Usuarios


NAVSTAR-GPS: SEGMENTO ESPACIAL

Conocida como la Constelación NAVSTAR-GPS

24 Satélites

Seis (6) orbitas, con una inclinación de 55°

Cuatro (4) satélites en cada orbita, siempre visibles.

Orbita de 20,200 km. 1 revolución (vuelta) en 12 horas

Frecuencias de transmisión: L1=1575,42 MHz L2=1227,60 MHz


Se comunican por medio de Ondas de radio a la velocidad de la luz (Los

receptores tienen una precisión de nanosegundos (0.000000001 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 (datos de la señal) muy precisa.

Fuera de sincronización por 1/100 de segundo es igual a un error de 2.993.380 metros. (casi 3000 km)

NAVSTAR-GPS: SEGMENTO ESPACIAL


NAVSTAR-GPS: SEGMENTO CONTROL

Monitoreadas por el DoD

La Fuerza Aérea de los Estados Unidos opera los satélites.

Todas desarrollan funciones de monitoreo

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

Capturan Datos Meteorológicos

Transmiten Datos a Estación de Control

DoD: Departamento de Defensa



Estación de control principal Base Schriever en Colorado Spring.

Su estación espejo Base Vandenberg, en California.



Estación de control o monitoreo en el mundo.

Ubicación de las cuatro estaciones remotas (círculos) y una estación maestra (triángulo) del segmento

de control GPS


Receptor de frecuencia única (puede recoger L1)

Receptor de doble frecuencia (L1 y L2)

Un receptor GPS es un receptor de radio especializado. Sólo puede recibir datos de satélite, no transmitir datos a un satélite.

Es diseñado para captar las señales de radio que son transmitidas desde los satélites, y calcula una posición basado en la información recibida.

Los receptores son de diferentes tamaños, formas, aplicaciones, características y precios.

NAVSTAR-GPS: SEGMENTO USUARIOS


La información que es útil al receptor GPS para determinar su posición se llama efemérides.

Efemérides: Conjunto de parámetros que permiten calcular la órbita de cada satélite y sus coordenadas

El tiempo en recibir una señal, desde que ha sido emitida por el satélite, varia entre 67 y 86 milisegundos, según sea la posición del satélite respecto a la Tierra y al receptor.

Un error de un nanosegundo puede provocar un error de 30 m en el cálculo de la posición

NAVSTAR-GPS: SEGMENTO USUARIOS


Triangulación (Basado en medición angular)

Trilateración (Basado en el tiempo (o distancia))

El GPS se basa en la Trilateración

Hay dos formas de medir posiciones por triangulacióny por trilateración

La Tierra

Distancia medida

PASO 1:

Sabemos la distancia desde el satélite.

Entonces sabemos dónde estamos en un gran círculo (esfera)

alrededor del satélite.


Trilateración

PASO 2:

Estamos en uno de dos lugares.


Trilateración

La Tierra

1

2

PASO 3:

Un tercer satélite ayuda a precisar la ubicación.

Entre más satélites más precisión.


Trilateración

La Tierra


Fuentes de error

Mala geometría satelital (ángulo de señal inadecuado)

Errores de ruta múltiple (Las señales rebotan en los objetos (edificios altos) antes de ser recibidas)

Error previsto (militar: "Disponibilidad selectiva") (Se puede crear un error voluntario esto fue apagado el 2 de mayo de 2000) Pero puede activarse en cualquier momento.

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 ... Teoría de la relatividad )

Fallos en el reloj del satélite (Tiene que estar monitoreados y ser exactos en todos, hay que tener en cuenta el efecto de la gravedad en el satélite los relojes viajan a diferente velocidad que en la Tierra. Los relojes en el espacio adelantan con respecto a los de la Tierra 38000 nanosegundos por día)

GDOP (Disolución Geométrica de la Precisión) medida de la precisión de las coordenadas obtenidas por GPS, según la distribución de los satélites, disponibilidad de ellos...


Fuentes de error


Fuentes de error

GDOP: Mala

precisión

GDOP: Buena

presición


Corrección de errores:

Sistema de GPS Diferencial

El Sistema de Posicionamiento Global Diferencial, se ocupa de corregir los posibles errores en las órbitas satelitales y afinar la posición aportada por el GPS.

Proporciona una mayor precisión en la posición calculada

Un receptor GPS diferencial recibe información de

los satélites y de una estación de control cercana

con datos corregidos.

Esto lo hace en todo momento que se encuentre

encendido.


Corrección de errores:

Sistema de GPS Diferencial

Un dispositivo GPS diferencial tiene una precisión submétrica (de centímetros). Comparado con un receptor de GPS normal que puede tener un error de 5 metros.

DGPS

Tema: Operación

Formato de archivo GPX

La mayoría de receptores GPS que utilizamos hoy en día guardan la información en un archivo tipo GPX.

GPX establece un formato estándar para el intercambio y almacenamiento de información de mapas en dispositivos GPS, teléfonos inteligentes y computadoras.

Un dispositivo guarda datos GPX como un archivo de texto guarda en Word; típicamente elnombre del archivo finaliza con la extensión GPX

Ejemplo: Puntos_2020_4_6-13_47.GPX

Tema: Operación

Vocabulario básico que debes conocer

WAYPOINTS (Punto de Navegación): (Punto) Referencia establecida en Coordenadas.

BRG (Bearing): el rumbo entre dos puntos (waypoints)

CMG (Course Made Good): rumbo entre el punto de partida y la posición actual.

EPE (Estimated Postion Error): margen de error estimado por el receptor.

ETE (Estimated Time Enroute): tiempo estimado entre dos waypoints.

DOP (Dilution Of Precision): medida de la precisión de las coordenadas obtenidas por GPS, según la

distribución de los satélites, disponibilidad de ellos.

ETA (Estimated Time to Arrival): tiempo estimado de llegada al destino.

TRACKS (Pista o Rastro): consiste en un Trazado Gráfico de la ruta recorrida en tierra, para ello el GPS

debe estar encendido durante el desplazamiento y con una recepción aceptable de satélites.

CEP (Error Circular Probable): error en metros alrededor de donde estés. Ejemplo receptor GPS con un

error de 5 m.

Tema: Operación

Vocabulario básico que debes conocer

Tiempo Universal Coordinado (UTC):

Reemplazó al Tiempo Medio de Greenwich (GMT) como el estándar mundial para el tiempo en 1986.

UTC utiliza las mediciones del reloj atómico para agregar u omitir segundos de salto cada año para

compensar los cambios en la rotación de la tierra

Modo de funcionamiento 2D:

Un ajuste de posición GPS bidimensional que incluye sólo coordenadas horizontales (sin elevación

GPS). Requiere un mínimo de tres satélites visibles.

Modo de funcionamiento 3D:

Un ajuste de posición GPS tridimensional que incluye coordenadas horizontales, además de elevación.

Requiere un mínimo de cuatro satélites visibles.

Tiempo de adquisición:

El tiempo que tarda un receptor GPS en adquirir señales de satélite y determinar la posición inicial.

Datos crudos:

Datos GPS que no han sido procesados o corregidos diferencialmente

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.

Tema: GPS disponibles en la EDECA

Garmin

62s

Los datos se guardan en un archivo

GPX

Funciona como una llave USB.


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)


Tarjeta memoria

Baterias

Alkalina AA

Entrada cable

extraer datos

Antena extra


Antena extraUtiliza Cable

datos

Mini USB

USB

Mini

USB

Micro

USB


Tema: APPS

Aplicaciones para android que debes conocer

DIOPTRA:

Herramienta con cámara, receptor GPS, medición de ángulos

verticales y horizontales para la navegación, la topografía, el

posicionamiento y la medición.

GPS essencials:

La herramienta GPS más completo disponible: Gestionar

waypoints, tracks, rutas, etc.

GPS waypoints:

Herramienta de mapeo y topografía multipropósito para uso

profesional y personal. Se utiliza para agrimensura, mapeo de

emergencias, mantenimiento de infraestructura y también

entretenimiento personal al aire libre, como caminatas,

caminatas, orientación y viajes.

Fin

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