escuela politécnica del...
TRANSCRIPT
1
ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
CARRERA DE INGENIERÍA GEOGRÁFICA Y DEL MEDIO AMBIENTE
PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERÍA
“ESTUDIO DEL EFECTO IONOSFÉRICO EN LA FALSA DISTANCIA CON SEÑALES GPS Y
GLONASS”
REALIZADO POR: SANDRA MIREYA BUITRÓN VINUEZA
Sangolquí – Ecuador
Marzo – 2009
2
CERTIFICACIÓN. Certificación por parte del Director y Codirector de la elaboración del proyecto bajo su dirección,
y pie de firmas:
_________________ ___________________ Dr. Alfonso Tierra Criollo Ing. Alexander Robayo Nieto
3
RESUMEN
La atmósfera está dividida con respecto a la propagación de las señales en troposfera e
ionosfera, dependiendo de las condiciones a ser relacionadas.
La ionosfera actúa como un medio que perturba las señales electromagnéticas que la
atraviesan y cuyo efecto deberá ser eliminado de las observaciones hechas con ciertas
técnicas, como son las geodésicas espaciales, si se requiere obtener resultados precisos, El
efecto ionosférico es directamente proporcional al contenido total de electrones (TEC,
Total Electron Content, por sus siglas en inglés) e inversamente proporcional al cuadrado
de la frecuencia, presentes en la ionósfera.
Para el cálculo del efecto se tomó datos de la estación de monitoreo continuo del CIE
ubicada en la Estación Cotopaxi la cual pertenece al CLIRSEN, los archivos se encuentran
en formato .dat propio de Trimble los cuales fueron transformados a RINEX y pertenecen
al año 2008. Los resultados obtenidos del efecto ionosférico para GPS se localizan con
valores desde 0 hasta 20 metros, mientras que para GLONASS se estableció entre 15 -20
metros, así como una mayor influencia entre 12:00 y 15:00 horas.
SUMMARY
The atmosphere is divided regarding the spread of signals in ionosphere and troposphere,
depending on conditions to be related.
The ionosphere acts as a means to disrupt the electromagnetic signals that pass through the
effect of which must be removed from the observations made with certain skills, such as
geodesic space, if required to obtain accurate results, the ionosphere effect is directly
proportional to the Total Electron Content - TEC and inversely proportional to the square
of the frequency, in the ionosphere.
To calculate the effect of the data was continuous monitoring station located in the
Cotopaxi Station, which belongs to the CLIRSEN, the files are in .dat extension which
were processed RINEX and belong to the year 2008. Performance of GPS for ionospheric
effects occur with values from 0 to 20 meters, while for GLONASS was established
between 15 to 20 meters, as well as greater influence between 12:00 and 15:00 hours.
4
DEDICATORIA
A mi madre, María de Lourdes por ser la persona que me dio la vida y es el
pilar fundamental de ella.
A mi padre, (+) César Augusto por que desde el cielo siempre me guía y me
acompaña sobre todo en mis momentos de soledad.
A mi hermano, Cesitar por que eres la razón de mi vida, mi compañero y
amigo con quién comparto alegrías, tristezas, travesuras, problemas y todo
cuanto nos depara la vida.
A mi hermana, Silvana que aunque nos separe la distancia siempre estarás en
mi corazón.
A mi tía, Mélida por ser como una segunda madre para mí.
A mis primas Hilda y Amparito, por ser las personas con las que siempre
cuento y nunca me han dejado sola.
Y a toda mi familia, que siempre está apoyándome en los proyectos de mi vida.
5
AGRADECIMIENTO
“Hay momentos que las palabras no alcanzan para decirte lo que siento a ti
mi buen Señor, te agradezco por todo lo que has hecho, por todo lo que haces y todo lo que harás”
A Dios, y a mi virgencita María porque la vida sin ellos no tiene sentido y por colocar en mi camino a personas de bien. A mi madre, por el esfuerzo que hace día a día que sin importarle el cansancio lucha constantemente por sacar a sus hijos adelante, y sobre todo por estar a mi lado en los momentos más difíciles y duros de mi vida, así como también en la alegrías siempre apoyándome y brindándome todo lo que le es posible. A mi papito (+) César Augusto, por los años que compartimos, que aunque no fueron suficientes bastaron para saber que tuve un gran padre, y que siempre desde el cielo me bendice, me cuida y protege de los peligros que tiene la vida. A mi hermano, por estar conmigo en los momentos difíciles de mi vida, y darme fuerzas para seguir adelante. A mi hermana, por siempre estar pendiente de mí. A mi tía, Mélida, mi tío (+) Vicente y mis primos Hilda, Amparito y Diego porque desde que mi padre no esta con nosotros se han convertido en un apoyo constante todos los días de mi vida. Al Doctor, Alfonso Tierra por ser la guía permanente en mi vida profesional y haber confiado siempre en mi. Al Ingeniero, Alexander Robayo por sus consejos y apoyo continuo a lo largo de mi carrera profesional. Al Ingeniero, Enrique Lascano por brindarme un apoyo total en las instalaciones del CLIRSEN. Al Ingeniero, Iván Pazmiño por la ayuda brindada la cual fue fundamental para la culminación de este proyecto. Al Ingeniero, Mario Jijón por ser mi amigo y compañero desde el inicio de este proyecto. Al Ingeniero Juan Carlos Recalde, por el aporte brindado con su investigación la cual dio las pautas para continuar en la misma línea investigativa. Al Padre, Giovanni Muyulema por ser mi guía espiritual en estos últimos años, y siempre brindarme sus bendiciones. A Verito y Carito por ser mis amigas desde siempre. A Baby, Majito, Mary y Moni por ser mis amigas de estudios, travesuras, alegrías y problemas a lo largo de nuestra vida universitaria.
6
A Alejita por ser mi amiga, compañera y por el apoyo que me brindaba en mis momentos de angustia siempre dándome ánimos para culminar mi proyecto, y por haber compartido conmigo la alegría de esperar a un nuevo ser, el pequeño Carlitos. A Wilmer por el apoyo y la alegría que nunca nos falto. A Beto é Iván por el cariño que siempre han tenido conmigo. A Miky, María José, Érika, Dr. Cumbal, por siempre estar pendiente del avance de mi proyecto. Al Teniente Ricardo Coyágo, por su aporte inicial con esta investigación. A Miriam, Krislen, Sofía y Miguel Angel, por contribuir en el procesamiento de datos. A mis maestros que contribuyeron en mi formación académica, en especial a la Ingeniera Oliva Atiaga por la confianza brindada. A todos mis amigos y amigas con quienes compartí gratos momentos.
7
ÍNDICE DE CONTENIDO ÍNDICE DE CONTENIDO................................................................................................... 1 ÍNDICE DE TABLAS......................................................................................................... 10 ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................................... 11 CAPITULO I ....................................................................................................................... 13 GENERALIDADES............................................................................................................ 13 1.1 INTRODUCCIÓN......................................................................................................... 13 1.2 ANTECEDENTES ........................................................................................................ 13
1.3 JUSTIFICACIÓN...................................................................................................... 14 1.4 OBJETIVOS.............................................................................................................. 15
1.4.1 Objetivo General ................................................................................................ 15 1.4.2 Objetivos Específicos ......................................................................................... 15
1.5 METAS DEL PROYECTO....................................................................................... 15 CAPÍTULO II...................................................................................................................... 16 MARCO TEÓRICO ............................................................................................................ 16
2.1 SISTEMAS GEODÉSICOS DE REFERENCIA...................................................... 16 2.1.1 Sistema de referencia.......................................................................................... 16 2.1.2 World Geodetic System 1984 (WGS84) ............................................................ 16 2.1.3 Marcos de Refererencia ...................................................................................... 17 2.1.4 Datum Geodésico ............................................................................................... 17 2.1.5 Necesidad de los Sistemas de Referencia........................................................... 17 2.1.6 Clasificación de los Sistemas de Referencia ...................................................... 18
2.2 FUNDAMENTOS DE LA PROPAGACIÓN DE ONDAS...................................... 19 2.2.1 Ecuación del Movimiento Ondulatorio Armónico ............................................. 20 2.2.2 Velocidad de fase y velocidad de grupo............................................................. 22 2.2.3 El espectro electromagnético.............................................................................. 23 2.2.3.1 Transmisión de Ondas Electromagnéticas....................................................... 25 2.2.3.2 Ondas Espaciales ............................................................................................. 25
2.3 SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL POR SATÉLITES.................... 25 2.3.1 Principios Fundamentales................................................................................... 25 2.3.2 Principio básico de GPS ..................................................................................... 26 2.2.3 Objetivos de Sistema .......................................................................................... 27 2.2.4 Configuración y características del Sistema....................................................... 28 2.3.5 Segmentos del Sistema ....................................................................................... 28 2.3.5.1 Segmento Espacial........................................................................................... 29 2.3.5.2 Segmento de Control ....................................................................................... 31 2.3.5.3 Segmento de Usuario....................................................................................... 32 2.3.6 Señales Trasmitidas por el Satélite..................................................................... 33 2.3.6.1 Señales de los Códigos .................................................................................... 34 2.3.6.2 Señales de la Portadora.................................................................................... 35 2.3.6.3 Señales de mensaje de Navegación ................................................................. 35
2.4 OBSERVABLES GPS .............................................................................................. 36 2.4.1 Observables de fase del código .......................................................................... 37 2.4.2 Observables de fase de la portadora ................................................................... 38
2.5 MÉTODOS DE POSICIONAMIENTO.................................................................... 38 2.5.1 Introducción........................................................................................................ 38 2.5.2 Método Estático.................................................................................................. 39
2.6 SISTEMA GLONASS............................................................................................... 40 2.6.1 Introducción........................................................................................................ 40
8
2.6.2 Funcionamiento del Sistema GLONASS ........................................................... 42 2.6.3 Sistemas de tiempo ............................................................................................. 43 2.6.4 Códigos del Sistema GLONASS........................................................................ 43 2.6.4.1 Código C/A:..................................................................................................... 43 2.6.4.2 Código P: ......................................................................................................... 44 2.6.4.3 Mensaje de Navegación................................................................................... 44 2.6.5 Futuro del Sistema GLONASS .......................................................................... 45
2.7 GPS VERSUS GLONASS ........................................................................................ 48 2.7.1 Uso del GPS y el GLONASS ............................................................................. 49 2.7.2 Errores del GPS y el GLONASS........................................................................ 49 2.7.2.1 Error ionosférico.............................................................................................. 49 2.7.2.2 Error troposférico ............................................................................................ 50 2.7.2.3 Disponibilidad selectiva .................................................................................. 50 2.7.2.4 Error del receptor............................................................................................. 50 2.7.2.6 Dilución de Precisión (DOP)........................................................................... 50 2.7.2.7 Error de multitrayectoria ................................................................................. 51 2.7.3 Obtención de los parámetros de transformación entre PZ-90 y WGS-84 .......... 51
2.8 SISTEMAS DE TIEMPO.......................................................................................... 53 2.8.1 Tiempo Universal (UT) ...................................................................................... 53 2.8.1.1 Versiones de Tiempo Universal ...................................................................... 55 2.8.2 Tiempo Universal Cordinado (UTC).................................................................. 56 2.8.3 Tiempo Atómico (TAI) ...................................................................................... 57 2.8.4 Tiempo GPS ....................................................................................................... 57
2.9 FORMATO RINEX .................................................................................................. 58 2.9.1 Introducción........................................................................................................ 58 2.9.2 Definición de las observables en RINEX........................................................... 59 2.9.3 Designación de los Ficheros ............................................................................... 59 2.9.3.1 Fichero de datos de observación...................................................................... 60 2.9.3.1.1 Descripción de los datos de Observación..................................................... 64 2.9.3.1.2 Elementos orbitales Keplerianos .................................................................. 65 2.9.3.2 Fichero de mensaje de navegación .................................................................. 67 2.9.3.2.1 Descripción de los datos de Navegación ...................................................... 70 2.9.3.2.2 Transmisión de Efemérides (Broadcast Ephemeris): ................................... 71 2.9.3.2.3 Errores Atmosféricos.................................................................................... 72 2.9.3.2.4 Errores de Tiempo ........................................................................................ 72 2.9.3.3 Fichero meteorológico..................................................................................... 72 2.9.3.3.1 Descripción del fichero metereológico......................................................... 73
CAPÍTULO III .................................................................................................................... 74 LA IONÓSFERA ................................................................................................................ 74
3. 1 CLIMA ESPACIAL “SPACE WEATHER”............................................................ 74 3.1.1 Introducción........................................................................................................ 74 3.1.2 Características del Sol ........................................................................................ 75 3.1.2.1 Manchas Solares .............................................................................................. 75 3.1.2.2 Huecos Coronales ............................................................................................ 76 3.1.2.3 Prominencias ................................................................................................... 76 3.1.2.4 Destellos .......................................................................................................... 76 3.1.3 El Sol y la Tierra................................................................................................. 77 3.1.4 Los Efectos Solares en la Tierra ......................................................................... 78 3.1.4.1 Auroras ............................................................................................................ 78 3.1.4.2 Eventos de Protones ........................................................................................ 78
9
3.1.4.3 Tormentas Geomagnéticas .............................................................................. 79 3.2 LA IONÓSFERA ...................................................................................................... 79
3.2.1 Introducción........................................................................................................ 79 3.2.2 Estructura de la ionosfera ................................................................................... 83 3.2.3 Impacto de propagación...................................................................................... 86 3.2.4 Causas de variación de los VTEC ...................................................................... 95 3.2.4.1 Variaciones temporales ................................................................................... 95 3.2.4.2 Influencia de la variación de la radiación solar ............................................... 96 3.2.4.3 Efectos de la latitud, longitud y del campo magnético de la tierra................. 97 3.2.4.4 Otras condiciones anómalas ............................................................................ 98 3.2.5 Mecanismos desionización................................................................................. 99
3.3 MODELOS IONOSFÉRICOS .................................................................................. 99 3.3.1 Corrección Ionosférica a partir de medidas de Pseudodistancia ...................... 100 3.3.2 Modelo para calcular la corrección de Refracción Ionosférica ........................ 100
CAPITULO IV .................................................................................................................. 102 METODOLOGIA.............................................................................................................. 102
4.1 ANTECEDENTES .................................................................................................. 102 4.2 PROCESAMIENTO DE DATOS........................................................................... 104
4.2.1 Obtención de las falsas distancias vía RINEX ................................................. 105 4.2.2 Cálculos de los TEC ......................................................................................... 106
4.3 IMPLANTACIÓN DEL RECEPTOR GNSS ......................................................... 107 4.4 PUESTA EN FUNCIONAMIENTO PARA RECEPCIÓN DE LA SEÑAL ......... 110 4.5 RECOLECCIÓN DE DATOS ................................................................................ 112 4.6 PROCESAMIENTO DE DATOS GPS.................................................................. 112 4.7 PROCESAMIENTO DE DATOS GLONASS ....................................................... 113 4.8 COORDENADAS CIE ........................................................................................... 113 4.9 TRANSFORMACIÓN DE LOS PARÁMETROS GLONASS.............................. 114
CAPÍTULOV .................................................................................................................... 115 ANÁLISIS DE RESULTADOS........................................................................................ 115
5.1 ANALISIS DE LOS GRÁFICOS PARA GPS: ...................................................... 115 5.2 ANÁLISIS DE LOS GRÁFICOS PARA GLONASS: ........................................... 122 5.3 ANALISIS DE LOS RESULTADOS NUMÉRICOS ............................................ 129
CAPÍTULO VI .................................................................................................................. 132 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ 132
6.1 CONCLUSIONES................................................................................................... 132 6.2 RECOMENDACIONES ......................................................................................... 133
ANEXO 1 .......................................................................................................................... 134 ANEXO 2 .......................................................................................................................... 138 ANEXO 3 .......................................................................................................................... 140 ANEXO 4 .......................................................................................................................... 189 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 191
10
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla. 2.1 Espectro de las frecuencias y longitudes de onda .............................................. 24 Tabla. 2.2 Banda Radar ....................................................................................................... 24 Tabla. 2.3 Características de los Bloques ............................................................................ 29 Tabla. 2.4 Corriente de bloques II/IIa/IIr/IIr-m satélites ..................................................... 30 Tabla. 2.5 Señales transmitidas por los satélites NAVSTAR.............................................. 34 Tabla. 2.6 Constelación Glonass ......................................................................................... 41 Tabla. 2.7 Parámetros del PZ-90 ........................................................................................ 42 Tabla. 2.8 GPS versus GLONASS ...................................................................................... 48 Tabla. 2.9 Errores del Sistema............................................................................................. 51 Tabla. 2.10 Conversión de Horas ........................................................................................ 55 Tabla. 2.11 Archivo de Observación................................................................................... 61 Tabla. 2.12 Archivo de Navegación .................................................................................... 68 Tabla. 3.1. Efecto del atraso de propagación....................................................................... 93 Tabla. 3.2. Máximo efecto sistemático vertical, debido a la ionosfera ............................... 93 Tabla. 4.1. Valores calculados de (z')................................................................................ 107 Tabla. 4.2. Actividades de configuración .......................................................................... 112 Tabla. 5.1 Análisis de una muestra obtenida para GPS..................................................... 130 Tabla. 5.2 Análisis de una muestra obtenida para GLONASS.......................................... 131
11
ÍNDICE DE FIGURAS
Esquema 1. Necesidad de los Sistemas de Referencia ........................................................ 18 Esquema 2. Clasificación de los Sistemas de Referencia.................................................... 19 Figura. 2.1 Principio básico de posicionamiento por satélites ............................................ 26 Figura. 2.2 Principio Básico de Posicionamiento con el Navstar-GPS............................... 27 Figura. 2.3 Ubicación de bloques y satélites ....................................................................... 31 Figura. 2.4 Distribución del Segmento de Control.............................................................. 31 Figura. 2.5 Esquema de Actividades SC ............................................................................. 32 Foto 2.1 Receptor L1........................................................................................................... 33 Figura. 2.6 Estructura de un cuadro..................................................................................... 36 Figura. 2.7. Método Estático ............................................................................................... 39 Figura. 2.8. Satélite Glonass................................................................................................ 40 Figura. 2.9 Constelación GLONASS .................................................................................. 41 Figura. 2.10 .- Transformación de coordenadas de PZ-90 a WGS-84 ................................ 53 Figura. 2.11 Zonas Horarias ................................................................................................ 54 Figura. 2.12. Parámetros de la Órbita GPS ...................................................................... 67 Figura. 3.1. Manchas Solares .............................................................................................. 75 Figura. 3.2. Auroras............................................................................................................. 78 Figura. 3.3. Efectos de las ondas de radio ........................................................................... 80 Figura. 3.4 Representación Esquemática de la Atmósfera Terrestre en.............................. 82 Condiciones Ideales........................................................................................... 82 Figura. 3.5 Representación Esquemática de la Ionosfera.................................................... 84 Figura. 3.6 Geometría para el Atraso del Camino Ionosférica........................................... 92 Figura. 3.7. Índice de Refractividad de la Ionosfera y Troposfera...................................... 94 Figura. 3.8 Ciclo Solar Nº 24 ............................................................................................. 96 Figura. 4.1.- Ubicación de la Estación de Monitoreo Continuo (EMC)............................ 108 Foto. 4.1. Centro de Investigaciones Científicas ............................................................... 108 Foto. 4.2. Trípode de acero inoxidable.............................................................................. 109 Foto. 4.3. Antena GNSS .................................................................................................... 109 Foto. 4.4, 4.5. Antena con el cable respectivo para conexión ........................................... 109 Foto. 4.6. Receptor ............................................................................................................ 110 Foto. 4.7. Receptor, parte delantera................................................................................... 110 Foto. 4.8. Receptor, parte posterior ................................................................................... 111 Figura. 5.1 Efecto Ionosférico L1...................................................................................... 115 Figura. 5.2 Efecto Ionosférico L2...................................................................................... 109 Figura. 5.3 Efecto Ionosférico L1...................................................................................... 116 Figura. 5.4 Efecto Ionosférico L2...................................................................................... 116 Figura. 5.5 Efecto Ionosférico L1...................................................................................... 111 Figura. 5.6 Efecto Ionosférico L2...................................................................................... 111 Figura. 5.7 Efecto Ionosférico L1...................................................................................... 118 Figura. 5.8 Efecto Ionosférico L2...................................................................................... 112 Figura. 5.9 Efecto Ionosférico Mensual para GPS en L1.................................................. 114 Figura. 5.10 Efecto Ionosférico Mensual para GPS en L2................................................ 121 Figura. 5.11 Efecto Ionosférico L1.................................................................................... 123 Figura. 5.12 Efecto Ionosférico L2.................................................................................... 117 Figura. 5.13 Efecto Ionosférico L1.................................................................................... 124
12
Figura. 5.14 Efecto Ionosférico L2.................................................................................... 118 Figura. 5.15 Efecto Ionosférico L1.................................................................................... 125 Figura. 5.16 Efecto Ionosférico L1.................................................................................... 119 Figura. 5.17 Efecto Ionosférico L1.................................................................................... 120 Figura. 5.18 Efecto Ionosférico L1.................................................................................... 120 Figura. 5.19 Efecto Ionosférico L1.................................................................................... 127 Figura. 5.20 Efecto Ionosférico L2.................................................................................... 128
13
CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN
Actualmente, dentro de los Sistemas de Navegación Global por Satélites Artificiales –
GNSS, se destacan dos constelaciones NAVSTAR-GPS (Navigation System and Ranging-
Global Positioning System) y GLONASS (Global Navigation Satellite System), las cuales
fueron creadas por los Departamentos de Defensa de los Estados Unidos y Rusia
respectivamente, su objetivo principal era posicionar un objeto en la superficie terrestre por
medio de señales emitidas en forma de ondas de radio de cada satélite pertenecientes a las
constelaciones antes mencionadas, así se determinó la posición con precisión en función
del tipo de información captada , el tiempo y las condiciones de emisión a lo largo de la
trayectoria.
El desarrollo de los sistemas de posicionamiento por satélite han llevado a que sean
utilizados para fines científicos, destacando el estudio de la Atmósfera terrestre en especial
de la Ionosfera la cual actúa de gran manera sobre los fenómenos que ocurren en nuestro
planeta. De esta manera el objetivo de la investigación fue estimar el efecto ionosférico
que sufren las señales GPS y GLONASS en la falsa distancia al atravesar la Ionosfera,
recolectando información de un equipo de doble frecuencia el cual se encuentran en la
estación de monitoreo continuo ubicada en la Estación Cotopaxi.
1.2 ANTECEDENTES
Desde aproximadamente el año 2006 el sol entró en un ciclo nuevo con tendencia a que su
actividad solar sea mayor, por lo cual la capa ionosférica se vera seriamente afectada.
14
Estas perturbaciones que se han venido generando se las conoce como errores relacionados
con el medio de propagación donde la ionosfera puede provocar atenuación en la amplitud
de la señal GPS, vibración en la fase y pérdida de la sintonía con uno o más satélites,
resultando como consecuencia una operación intermitente en aquellos receptores GPS
incapaces de enfrentarse con la creciente actividad solar.
En la actualidad se crea la necesidad de realizar un estudio exhaustivo de la ionosfera,
como por ejemplo: en Asamblea General del Comité Ejecutivo del SIRGAS (Sistema de
Referencia Geocéntrico para las Américas) uno de los principales desafíos marcados para
el 2007-2011, es consolidar estudios atmosféricos para SIRGAS, estableciendo un servicio
investigativo para mejorar los modelos ionosféricos en la región y validar los mapas
ionosfericos del SIRGAS, así como también desarrollar la cooperación SIRGAS – LISN
(Low-latitude Ionosphere Sensor Network), el cual tiene como objetivo principal realizar
un seguimiento continuo y constante en tiempo real de la ionosfera.
1.3 JUSTIFICACIÓN
Los Sistemas GPS y GLONASS son autónomos, es decir, cada uno tiene su propio sistema
de referencia para expresar las posiciones de sus satélites y escala de tiempo. Para poder
utilizar los dos Sistemas de Posicionamiento por Satélite, GPS y GLONASS, es decir,
recibir señales de los satélites de la constelación GPS y de la constelación GLONASS, es
necesario establecer la relación entre los sistemas de tiempo y de referencia utilizados. El
Sistema GPS utiliza el sistema de referencia WGS-84, mientras que el Sistema GLONASS
utiliza el PZ-90. Los parámetros que definen los dos sistemas de referencia son
significativamente diferentes. Existen varios efectos que influencian la ubicación de un
objeto los cuales se han denominado errores relacionados con el medio de propagación,
debido a estos errores la posición de un objeto no garantiza exactitud ni precisión.
Una de las fuentes de error en el posicionamiento con GPS fue SA (Selective Avaiblity) el
cual se consideraba una limitación para usuarios civiles pero al ser desactivado, la
ionosfera es la que proporciona la principal causa de error que afecta a los satélites del
GNSS.
Actualmente en nuestro país existen muy pocos estudios sobre la ionosfera en cuanto a su
comportamiento y efectos relacionados con las señales GNSS. Por lo dispuesto
15
anteriormente se requiere efectuar investigaciones con el objetivo de obtener mejores datos
y consecuentemente resultados óptimos. Para realizar estos estudios se dispone de la
estación de monitoreo continuo implantada en la Estación Cotopaxi, donde la información
obtenida servirá para medir la variación que sufren las señales al atravesar la ionosfera y el
resultado de estas correcciones serán de gran utilidad, tanto para las comunicaciones como
para los sistemas de navegación que dependen básicamente del GPS y GLONASS, y luego
poder realizar modelos ionosfericos para nuestro país.
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo General
Estimar el efecto ionosférico que sufre las señales GPS y GLONASS en la falsa distancia
al atravesar la ionósfera, en la estación de monitoreo continuo ubicado en la Estación
Cotopaxi.
1.4.2 Objetivos Específicos
• Establecer la relación entre los sistemas GPS y GLONASS en tiempo y referencia.
• Realizar el rastreo continuo de las señales GPS y GLONASS
• Calcular la corrección ionosférica basada en las medidas de falsa distancia
obtenidas desde el receptor GNSS.
1.5 METAS DEL PROYECTO
• Rastrear continuamente con un intervalo de grabación de 30seg durante seis meses.
• Estimar el efecto de la ionosfera en las señales de los satélites rastreados cada dos
horas.
16
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 SISTEMAS GEODÉSICOS DE REFERENCIA
Los sistemas de Referencia en geodesia en los cuales se refieren las medidas geodésicas,
forman uno de los núcleos principales sobre los que orbitan el resto de geociencias, un
detallado conocimiento de esto permite a los usuarios de ramas tales como los Sistemas de
Información Geográfica, Teledetección, Fotogrametría entre otros, conocer las mejores
posibilidades de un sistema, y lo fundamental, determinar hasta que punto una
representación de la realidad es congruente con los resultados esperados y no un mal uso
de los Sistemas Geodésicos de Referencia.
2.1.1 Sistema de referencia
Conjunto de modelos, conceptos, convenciones, parámetros que sirven como base para la
descripción del estado geométrico de los ejes coordenados (X,Y,Z), estos no se
determinan por mediciones sino convencionalmente (Drewes, Sanchéz.2002).
2.1.2 World Geodetic System 1984 (WGS84)
Es un sistema de referencia terrestre único para poder referenciar las posiciones y los
vectores, esta dado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD), el cual
el GPS lo utiliza, se establece a partir de la utilización de observaciones Doppler al sistema
de satélites de navegación NNSS o Transit.
17
2.1.3 Marcos de Refererencia
Materialización de un sistema de referencia sobre la superficie terrestre, el cual se
determina física y matemáticamente utilizando solamente los valores necesarios(Drewes,
Sanchéz.2002).
Tipos de Marcos de Referencia:
• Posiciones de satélites geodésicos en un TRS como: satélites de navegación,
altimétricos, etc.
• Posiciones puntos fijos en tierra sólida como: instrumentos de seguimiento, vértices
geodésicos, etc.
2.1.4 Datum Geodésico
Son los parámetros que conectan las mediciones con el sistema de referencia, es decir
tamaño y orientación de un elipsoide de referencia.
2.1.5 Necesidad de los Sistemas de Referencia
Los sistemas de referencia son muy necesarios ya que no se determinan por mediciones,
sino que se definen convencionalmente (Esquema 1). P.ej., las coordenadas y direcciones
geodésicas no son valores estimables, éstas requieren de una base (sistema de ejes de
coordenadas) al cual referirse; mientras que distancias y ángulos son independientes de un
sistema de referencia (excepto la escala de las distancias).
( Drewes, Sanchéz, 2002).
18
GeodesiaGlobal
Cartografía Navegación Ingeniería Catastro
Coordenadas de aeropuertoscarretera en un sistema único
Necesidad de los Sistemas de Referencia
Representación enforma integrada
Sistema de Referenciaúnico en el
área
Zonas de construcción
Confusionesen límites
Esquema 1. Necesidad de los Sistemas de Referencia
2.1.6 Clasificación de los Sistemas de Referencia
Los grandes avances de precisión logrados con modernas técnicas de observación VLBI,
LLR, SLR y GPS y los continuos estudios sobre la rotación de la tierra realizados por gran
número de astrónomos, geodesias y geofísicos, han hecho que la Unión Astronómica
Internacional (UAI) en continuas asambleas generales, hayan modificado las tradicionales
definiciones sobre sistemas de referencia celestes y terrestres, así como las técnicas de
transformación entre ellos a lo largo del tiempo. En el Esquema 2. Presentamos una
clasificación de los Sistemas de Referencia.
19
Esquema 2. Clasificación de los Sistemas de Referencia
ICRSSistema de ReferenciaCeleste Internacional
IERSServicio Internacional
de Rotación de la Tierra
ITRSSistema de ReferenciaTerrestrr Internacional
Fijo en el
espacio
Fijo en la tierra
ICRFMarco de Referencia
CelesteInternacional
ITRFMarco de Referencia
TerrestreInternacional
CTRSSistema de ReferenciaTerrestre Convencional
CRSSistema deReferencia
Celeste
TRSSistema deReferenciaTerrestre
2.2 FUNDAMENTOS DE LA PROPAGACIÓN DE ONDAS
Se puede mencionar a la propagación de ondas como un mecanismo para transmitir
energía entre dos puntos en el espacio que no necesita la alteración física del material
(Blatt,1991). Si mencionamos propagación electromagnética se debe a que esta clase de
ondas está formada por un campo eléctrico y un campo magnético asociado, donde la
propagación tendrá frecuencias mucho más elevadas, estas ondas electromagnéticas
asocian la materia y energía las cuales pueden propasarse por aire y por vacío sin
necesidad de transmitirse como una vibración de moléculas, puesto que tienen sus propios
impulsos de ondas y se empujan unas a otras para recorrer por el medio.
La diferencia entre las ondas electromagnéticas de otras suele ser la frecuencia o su
longitud, ya que la velocidad de propagación es la misma metros/segundo, así se tiene
que:
λvf = (2.1)
20
Donde:
frecuenciaf =
=v velocidad de la luz
=λ longitud de onda
2.2.1 Ecuación del Movimiento Ondulatorio Armónico
Tomando en cuenta un punto en el cual se produce una perturbación que obliga a realizar
un movimiento vibratorio armónico simple de periódo T, y amplitud A; determinando la
siguiente ecuación:
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
TtsenAy π2* (2.2)
Otro punto separado del anterior una distancia x, es alcanzado por la perturbación al cabo
de un cierto tiempo t de manera que si c es la velocidad de propagación,
cxt = (2.3)
por lo que: ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −=→⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
λππ x
TtsenAy
cxt
TsenAy 2*2* (2.4)
Y si consideramos que la perturbación llegó al primer punto ya iniciada, la forma general
de la onda será:
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +−= 02* φ
λπ x
TtsenAy (2.5)
La relación entre la longitud de onda λ , la frecuencia o número de oscilaciones por
segundo que genera la onda f, y la velocidad de propagación, v es:
fv *λ=
La longitud de onda se expresa en metros (m), la frecuencia o número de oscilaciones por
segundo (Hz), y la velocidad en m/s . En Geodesia Espacial se tiene en cuenta las ondas
electromagnéticas, donde para una onda periódica la perturbación se repite en un punto fijo
después de un intervalo de tiempo, conocido como el período T, y en un tiempo
determinado después de la suma de una distancia conocida como longitud de onda .λ
21
La relación entre la frecuencia y el período es:
Tf 1= (2.6)
La fase φ , de una onda periódica es la parte fraccional de Tt de le período, a través de la
cual el tiempo t ha avanzado con respecto a un tiempo arbitrario origen 0t , por lo tanto:
→= f.2πω Frecuencia angular
→=λπ2k Número de onda
Por lo que la velocidad de propagación v:
kTfv ωλλ === . (2.7)
Entonces tenemos una función periódica sinusoidal representada por:
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +−= 02* φ
λπ x
TtsenAy (2.8)
Donde:
y = magnitud de perturbación t = tiempo
0φ = fase de onda t = 0
A = amplitud
La fase en un tiempo t viene dada por:
0φφ +=Tt (2.9)
Sustituyendo el número de ciclos en la ecuación anterior por la fase total φ , referida un
cierto tiempo 0t , se obtiene la relación entre el tiempo, fase y frecuencia:
ft φ= (2.10)
22
La velocidad de propagación, depende con cierta seguridad del medio en el cual las ondas
se propagan en el vacío y por lo cual la velocidad está dada por:
vacvac
vac
kf
Tc ωλ
λ=== * (2.11)
donde:
El valor numérico de c para la velocidad de propagación en el vacío es:
)*(299792458 18 −sme (Curso Avanzado de Sistemas de Posicionamiento por Satélite,
2006). Para la propagación en otros medios distintos al vacío, la velocidad de propagación
está caracterizada por el índice de refracción n definido por:
vac
vac
kk
vcn ===
λλ
(2.12)
donde la refractividad es: ( ) 610*1−= nN
La determinación adecuada de la refractividad N a lo largo del camino de propagación de
la señal es necesaria en estudios de Geodesia Espacial debido a los tiempos a los que viajan
las señales electromagnéticas o las diferencias de fases entre las distintas ondas
electromagnéticas son medidas y son escaladas a distancias con adopción al modelo de
propagación de velocidades.
2.2.2 Velocidad de fase y velocidad de grupo
En un medio en el cual la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas
depende de la frecuencia es un medio dispersivo. En tal medio la refractividad depende de
la frecuencia o la longitud de onda. El efecto de dispersión es causado por interacciones
electromagnéticas entre un campo cargado eléctricamente del medio y un campo externo
de ondas penetrantes. Cuando la frecuencia atómica del medio y la frecuencia de la onda
penetrante están cercanas produce una frecuencia dependiente que influye en la velocidad
de propagación. (Curso Avanzado de Sistemas de Posicionamiento por Satélite, 2006).
λd
df Es llamado velocidad de dispersión
23
En un medio con velocidad de dispersión se observan diferentes velocidades de
propagación para ondas sinusoidades (fase) y grupos de ondas. Se debe distinguir la:
Velocidad de propagación de la fase de una onda particular con longitud de onda
uniforme (velocidad de fase pv )
Velocidad de propagación de un grupo de ondas, generada por la superposición de
ondas diferentes de diferente longitud de onda ( velocidad de grupo gv ).
La relación entre las velocidades de grupo y de fase viene dada por:
λλ
ddv
vv ppg −= (2.13)
Derivando n, las relaciones correspondientes son correctas para el índice de refracción:
dfdn
fnn ppg += (2.14)
La velocidad del grupo describe la velocidad en la cual la energía, o información se
propaga, donde la señal es contemplada como una superposición de algunas ondas
periódicas particulares con diferentes frecuencias experimentan una dispersión diferente.
En la tecnología GPS la propagación de señales de código está afectada por la velocidad de
grupo y la propagación de trasporte de fase por la velocidad de fase.
2.2.3 El espectro electromagnético
Constituye el conjunto de las ondas electromagnéticas donde se establece una correlación
entre la frecuencia y longitud de onda (Tabla2.1) para cada una.
En la tabla 2.2 muestra la clasificación de la banda radar con sus valores respectivos de
frecuencia y longitud de onda promedia.
24
Tabla. 2.1 Espectro de las frecuencias y longitudes de onda
Fuente:www.español.geocities.com
Tabla 2.2 Banda Radar1
1 Seeber, G. Satellite Geodesy
Banda Frecuencia (GHz) Longitud de Onda
Promedia (cm)
P 0.22 - 0.3 115
L 1 - 2 20
S 2 - 4 10
C 4 - 8 5
X 8 - 12.5 3
Ku 12.5 - 18 2
K 18 - 26.5 1.35
Ka 26.5 - 40 1
25
2.2.3.1 Transmisión de Ondas Electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas que proceden de una antena se expanden en varias
direcciones según el frente de propagación en forma de esfera, las principales son:
terrestres y espaciales. Las ondas terrestres al avanzar por la superficie terrestre encuentran
continuamente obstáculos que se oponen a su paso como por ejemplo: árboles, edificios,
montañas, etc. que alteran las mediciones. Otro camino de propagación de ondas se
encuentra por encima de la antena, verticalmente con un determinado ángulo, estas son las
ondas espaciales.
2.2.3.2 Ondas Espaciales
Las ondas espaciales corresponden a dos tipos de ondas: troposféricas que se propagan por
zonas cercanas a la superficie aproximadamente hasta los 10 km, y ionosféricas pueden
llegar hasta 600 km aproximadamente, en la zona conocida como ionósfera.
2.3 SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL POR SATÉLITES
2.3.1 Principios Fundamentales
Con el lanzamiento del primer satélite artificial SPUTNIK I en 1957, la idea del estudio de
navegación utilizando señales de radio emitidos por satélites tuvo gran aceptación, con
estudios realizados acerca del efecto Doppler descubrieron que la medida de variación de
este efecto era comparable con la medida de variación de la distancia entre las fuentes
emisora y receptora de las señales. Usando este principio y ocupando puntos de
coordenadas conocidas, se consiguió determinar la órbita del satélite. Posteriormente, se
demostró que esta técnica podía ser utilizada en forma inversa, esto es, conocida la órbita
de los satélites se podía determinar la posición del receptor.
En el año 1967 se establece el PROGRAMA TRANSIT por parte de los Estados Unidos
de Norteamérica, el cual recibió el nombre de “NAVY NAVIGATION SATELLITE
SYSTEM” (NNSS), posteriormente se desarrolla el sistema NAVSTAR – GPS.
(“NAVIGATION SYSTEM WITH TIME AND RANGING”)-(“GLOBAL
POSITIONING SYSTEM”) por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD)
26
para construir un sistema de navegación preciso con fines militares y que sustituyeran al
antiguo sistema utilizado (Calero, González, 2002).
2.3.2 Principio básico de GPS
La posición de un objeto puede ser determinado por varias técnicas usando diferentes
instrumentos. Esta posición esta relacionada a un sistema de referencia, que en
posicionamiento por satélites este sistema generalmente es geocéntrico.
Las coordenadas del satélite con respecto al geocentro pueden ser calculadas mediante el
uso de las efemérides que son transmitidas por el satélite, por lo tanto se puede conocer la
distancia SDG . Mediante el rastreo al satélite por el receptor, se determina la distancia
“verdadera” SRDG ; por lo que quedaría como incógnita la distancia RDG entre geocentro
y receptor (figura 2.1).
Figura 2.1 Principio básico de posicionamiento por satélites
Con esta técnica y con el rastreo de solamente 3 satélites se puede determinar la posición
del receptor (latitud, longitud y altura) mediante 3 ecuaciones de distancia dada por:
)15.2(RSS
R DGDGDG −=
27
Los receptores al no disponer de un reloj de gran estabilidad, dan un valor de tiempo
aproximado al del sistema de tiempo GPS, por lo cual existe un error de sincronización, es
decir existe error de tiempo, haciendo necesario que se rastree por lo menos 4 satélites para
poder resolver las incógnitas. Debido a este error de sincronización la distancia entre
receptor y el satélite sufre una variación, siendo ligeramente más grande o más pequeña
que la distancia “verdadera”, atribución por el cual es llamado de Falsa Distancia (FD)
(Pseudorange) (Figura 2.2).
Figura 2.2 Principio Básico de Posicionamiento con el Navstar-GPS
2.2.3 Objetivos de Sistema
Este sistema fue desarrollado bajo la dirección del Departamento de Defensa (DoD),
básicamente sobre el establecimiento de las necesidades unánimes reconocidas por las
partes interesadas. Los objetivos iniciales fueron:
• Precisión del orden del centímetro para posicionamiento,
• Exacta determinación de velocidad y tiempo,
28
• Disponibilidad continua de datos de navegación,
• Base para el establecimiento de un referencial global,
• Cobertura global y regional,
• Observación simultánea de por lo menos 4 satélites visibles encima del horizonte
en cualquier región y en cualquier momento
• Independencia de las condiciones meteorológicas.
2.2.4 Configuración y características del Sistema
La configuración final se encuentra en operación total, y consiste en una constelación final
de 24 satélites (21 operacionales y 3 de reserva) distribuidos en seis planos orbitales. La
inclinación de los planos orbitales son 55 o aproximadamente, con una separación de la
ascensión recta de 60 o entre dos planos conjuntos, una altitud de 20200 Km.
aproximadamente, órbita casi circular y un periodo orbital de 12 horas siderales. La
geometría se da todos los días repetidamente, con 4 minutos del día anterior con respecto al
tiempo Universal. Portadoras de radio frecuencias de 1L = 1575.42 Mhz y 2L = 1227.6
Mhz. Datos de navegación: (4D) x,y,z,t; velocidad. Relojes atómicos de Rubidio y Cesio a
bordo de los satélites.
2.3.5 Segmentos del Sistema
El sistema NAVSTAR-GPS esta constituido por tres segmentos:
• Segmento Espacial – conformada por los satélites
• Segmento de Control – conformadas por las estaciones terrestres.
• Segmento de los usuarios – conformada por los receptores.
• Algunos autores ya presumen que se puede hablar de un cuarto segmento
denominado: Segmento Terrestre, el cual estaría conformado por Redes
permanentes civiles de estaciones de referencia, o básicamente a este sistema se lo
podría estudiar en forma independiente.
29
2.3.5.1 Segmento Espacial
Este segmento esta constituido por una constelación de satélites la cual da cobertura las 24
horas del día, la operación de los satélites GPS han sido designados en bloques de la
siguiente manera:
BLOQUE I, BLOQUE II, BLOQUE IIA, BLOQUE IIR, BLOQUE IIR-M (Tabla 2.3)
(Figura 2.3) y para el futuro se espera: 2 satélites más para IIR-M, 12 satélites para IIF y 30
para el bloque III.
BLOQUE I: En este bloque, fueron lanzados 11 satélites, enumerados desde el 1 al 11
entre los años de 1978 a 1985 con un ángulo de inclinación de los planos orbitales de 63°
(ANDRADE, 1988).
BLOQUE II: Fueron lanzados estos satélites a partir de 1989 en dos etapas, conocidos
como Bloque II y BLOQUE IIA, completando así la constelación final de 24 satélites. La
vida útil de estos satélites es de 7.5 años.
BLOQUE IIR: A partir de 1995 se ha venido desarrollando este bloque, aproximadamente
veinte satélites serán lanzados y conocidos como satélites del Bloque IIR, cuya misión será
la de reemplazar a los satélites del Bloque II cuando sea estos ya no se encuentren en
operabilidad.
BLOQUE III: Estos satélites probablemente sustituirán al modelo IIR, será lanzado para el
año 2009 completando la constelación para el año 2030.
Tabla. 2.3 Características de los Bloques
NAVSTAR-GPS BLOQUE I BLOQUE II BLOQUE II A BLOQUE IIR BLOQUE IIF
Servicio Navegación Navegación Navegación Navegación Navegación
Frecuencia L1 1575.42 Mhz 1575.42 Mhz 1575.42 Mhz 1575.42 Mhz 1575.42 Mhz
Frecuencia L2 1227.6 Mhz 1227.6 Mhz 1227.6 Mhz 1227.6 Mhz 1227.6 Mhz Masa de Lanzamiento 759 Kg 1600 Kg 1816Kg 2032 Kg
Vida Util 5 años 7.5 años 7.5 años 10 años 15 años
30
La tabla 2.4 muestra la corriente de bloques de los satélites, establecida por 2SOPS GPS
Advisory.
Tabla. 2.4 Corriente de bloques II/IIa/IIr/IIr-m satélites
========================================= ORDEN DE FECHA DE FREQ LANZAMIENTO PRN LANZAMIENTO STD+ PLANO(+) ----------------------------------------------------------------- *II-1 14 14 FEB 1989 *II-2 13 10 JUN 1989 *II-3 16 18 AUG 1989 *II-4 19 21 OCT 1989 *II-5 17 11 DEC 1989 *II-6 18 24 JAN 1990 *II-7 20 26 MAR 1990 *II-8 21 02 AUG 1990 *II-9 15 01 OCT 1990 IIA-10 32 23 26 NOV 1990 Rb E5 IIA-11 24 24 04 JUL 1991 Cs D5 IIA-12 25 25 23 FEB 1992 Rb A5 *IIA-13 28 10 APR 1992 IIA-14 26 26 07 JUL 1992 Rb F5 IIA-15 27 27 09 SEP 1992 Cs A4 *IIA-16 32 22 NOV 1992 F6 *IIA-17 29 18 DEC 1992 *IIA-18 22 03 FEB 1993 *IIA-19 31 30 MAR 1993 *IIA-20 37 13 MAY 1993 IIA-21 09 39 26 JUN 1993 Cs A1 IIA-22 05 35 30 AUG 1993 Rb B5 IIA-23 04 34 26 OCT 1993 Rb D4 IIA-24 06 36 10 MAR 1994 Rb C5 IIA-25 03 33 28 MAR 1996 Cs C2 IIA-26 10 40 16 JUL 1996 Cs E3 IIA-27 30 30 12 SEP 1996 Cs B2 IIA-28 08 38 06 NOV 1997 Cs A3 ***IIR-1 42 17 JAN 1997 IIR-2 13 43 23 JUL 1997 Rb F3 IIR-3 11 46 07 OCT 1999 Rb D2 IIR-7 18 54 30 JAN 2001 Rb E4 IIR-8 16 56 29 JAN 2003 Rb B1 IIR-9 21 45 31 MAR 2003 Rb D3 IIR-10 22 47 21 DEC 2003 Rb E2 IIR-11 19 59 20 MAR 2004 Rb C3 IIR-12 23 60 23 JUN 2004 Rb F4 IIR-13 02 61 06 NOV 2004 Rb D1 IIR-14M 17 53 26 SEP 2005 Rb C4 IIR-15M 31 52 25 SEP 2006 Rb A2 IIR-16M 12 58 17 NOV 2006 Rb B4 IIR-17M 15 55 17 OCT 2007 Rb F2 IIR-18M 29 57 20 DEC 2007 Rb C1 IIR-19M 07 48 15 MAR 2008 Rb A6 * Satélite no de largo servicio. ** US COMANDO DE ESPACIO *** Lanzamientos insatisfactorios. + Fuente: 2SOPS GPS Operational Advisory. Fecha: 16 Febrero 2009
31
BLOQUES:
A B C D E F
9
3
16
5
23
15
20
10
12
13
26
29
8
28
18
24
11
1
2
22
14
25
19 21
4
17
27
7
6
Figura. 2.3 Ubicación de bloques y satélites
2.3.5.2 Segmento de Control
El segmento de control (Figura2.4) está constituido por cinco estaciones distribuidas por
los continentes. La Estación Principal de Control (EPC), localizada en Colorado Springs
(USA); 3 antenas localizadas en Kwajalein, Ascensión y Diego García; 2 (EM) en Hawai
y Colorado Springs. (Figura 2.4)
Figura. 2.4 Distribución del Segmento de Control
Los objetivos de las estaciones son los siguientes:
32
Monitoreo y control continuo de los satélites.
Determinación del sistema de tiempo GPS.
Predicción de las efemérides y el comportamiento de los relojes del satélite.
Envío periódico de mensajes de navegación para cada satélite.
Las estaciones de monitoreo reciben constantemente las señales de todos los satélites y
determinan las Falsa-distancias de los satélites visibles y conjuntamente con los datos
meteorológicos de cada estación, son transmitidos hasta la EPC. Con estos datos la EPC
calcula las efemérides de los satélites y en el comportamiento de los relojes, para luego,
crear los datos de mensaje de navegación y ser enviados para los satélites.
Figura. 2.5 Esquema de Actividades SC
2.3.5.3 Segmento de Usuario
Este segmento esta constituido por los receptores del usuario (Foto2.1). Es indispensable
adquirir equipos que cumplan con los elementos necesarios para captar la señal y procesar
los datos obtenidos.
33
Foto 2.1 Receptor L1
Los receptores pueden ser divididos de la siguiente manera:
- Tipo de canal: Multicanal, Secuencial, Múltiplex.
- Disponibilidad: Dependientes del Código, Libres de Código (Codeless)
- Tipo de señal: C/A; C/A+L1; C/A+P+L1, L2; L1; L1, L2, L2C, L5
- Uso: Militar, Civil, Navegación, de Tiempo, Geodésicos.
2.3.6 Señales Trasmitidas por el Satélite
Los satélites NAVSTAR-GPS usan la técnica “one-way” para transmitir informaciones de
navegación e identificación basadas en una frecuencia fundamental fo de 10.23 Mhz
producida por relojes atómicos de Cesio y Rubidio.
Propagación de la Señal
Existen tres tipos de señales transmitidas por los satélites y que son usadas en las
observaciones GPS, estas son:
1) Señales de los códigos.
2) Señales de la Portadora.
3) Señales de mensajes de navegación.
La tabla 2.5, muestra las características principales de estas tres señales.
34
Tabla 2.5 Señales transmitidas por los satélites NAVSTAR
2.3.6.1 Señales de los Códigos
En este tipo de señal, existen dos tipos diferentes de códigos que son usados: el código P
conocido como código Preciso y el código C/A conocido como código de Fácil Acceso.
Como puede observarse en la tabla 2.5, el código P es generado a razón de 10.23 Megabits
por segundo (Mbps) y es repetido cada 267 días. Todos los satélites generan el mismo
Señal L1 154 x 10.23 MHz
Frecuencia de L1 1575.42 MHz
Longitud de Onda de L1 19.05 cm
Señal L2 120 x 10.23 MHz
Frecuencia de L2 1227.60 MHz
Longitud de Onda de L2 24.45 cm
L2C: M, L, M+L 1227.60 MHz
L5 1176.45 MHz
Frecuencia del código P 10.23 Mbps
Longitud de onda del código P 29.31 m
Período de repetición del código P 267 días
Frecuencia del código C/A 1.023 Mbps
Longitud de onda del código C/A 293.1 m
Periodo de repetición del código C/A 1 ms
Frecuencia de la señal de navegación 50 bps
35
código P, pero cada uno transmite un trecho de 7 días a partir del inicio de la semana que le
fue atribuido (a media noche del sábado para el domingo a 0h UT).
En el mismo cuadro, se puede observar que el código C/A es generado a razón de 1.023
Mbps y se repite cada milisegundo aproximadamente. Cada satélite posee su propio código
C/A que es lo que lo distingue de los demás.
2.3.6.2 Señales de la Portadora
Para determinar los efectos debido a la refracción ionosférica en la propagación de las
ondas son generadas dos señales que son obtenidas a partir de la multiplicación de la
frecuencia fundamental fo. Así, la L1 que presenta una frecuencia de F1=154xfo y la L2 de
F2=120xfo, (Tabla 2.5).
La portadora L1 es modulada en fase por los códigos P y C/A y la portadora L2 es
modulada en fase solo para el código P.
2.3.6.3 Señales de mensaje de Navegación
El mensaje de navegación contiene los datos que requiere el usuario recibir para llevar a
cabo los cálculos y operaciones para la navegación como determinación de la posición y de
la velocidad. Este tipo de señal es generado a razón de 50 bits por segundo (bps). Un
conjunto de 1500 bits compone un cuadro de datos con una duración de 30 segundos. Cada
cuadro es compuesto por cinco subcuadros (Figura2.6). Y se componen de la siguiente
manera:
El subcuadro 1: contiene los parámetros para la corrección del reloj del satélite, el número
de semana GPS, el número y el estado de salud del satélite.
Los subcuadros 2 y 3: contienen las efemérides de los satélites y los parámetros de
actualización de estas efemérides.
El subcuadro 4: contiene mensajes para la corrección de la refracción ionosférica.
El subcuadro 5: contiene almanaque GPS.
36
Figura 2.6 Estructura de un cuadro
2.4 OBSERVABLES GPS
El concepto de observable GPS es una medida de dicha distancia derivada bien de medida
de tiempo o de diferencia de fase, la cual se basa en la comparación entre la señal recibida
por el receptor procedente del satélite, y la réplica de dicha señal generada por el receptor.
Los satélites emiten señales en dos frecuencias en banda L (L1 y L2), sobre estas
portadoras se modulan códigos y mensajes: en código C/A y P y mensaje de navegación,
que contiene las orbitas de los satélites, correcciones del reloj y otros parámetros del
sistema.
Las observables se pueden agrupar en dos grupos:
• Observables de tiempo:
- código C/A modulado sobre la portadora L1
- código P modulado sobre la portadora L1
- código P modulado sobre la portadora L2
• Observables de diferencia de fase de la portadora:
- diferencia de fase de la portadora L1
37
- diferencia de fase de la portadora L2
2.4.1 Observables de fase del código La sintonía de un satélite se hace mediante la demodulación del código C/A, por lo que el
receptor tendría que generar el mismo código del satélite que se desea rastrear. El tiempo
que se demora en realizar la máxima correlación entre el código enviado por el satélite y el
generado por el receptor, es igual al tiempo en que la portadora empleó en viajar desde la
antena del satélite hasta la antena del receptor. Cuando la máxima correlación es lograda,
se registra el tiempo en el reloj del receptor Rt . El tiempo de transmisión de la portadora
enviada por el satélite St es obtenido del código PRN.
La diferencia entre las lecturas del reloj del receptor y del satélite, multiplicado por la
velocidad de la luz, se obtiene la Falsa-distancia.
)( SR ttcFD −= (2.16)
La ecuación fundamental para una simple falsa-distancia (FD), (e.g. SEEBER, 1993) es:
Γ++++= εdtscdtacdtucDGFD SR
SR ... (2.17)
Donde: SRDG =Es la distancia geométrica entre la antena del receptor y la antena del satélite,
dtu =Error de sincronización del reloj, entre el sistema del tiempo GPS
dta =Error debido a la refracción atmosférica,
dts =Error del reloj del satélite con respecto al sistema del tiempo GPS,
c =Velocidad de la luz en el vacío,
El término dts puede ser corregido mediante un polinomio, cuyos coeficientes son
obtenidos en el mensaje de navegación; la refracción ionosférica puede ser prácticamente
eliminada mediante la utilización de las dos portadoras (L1, L2); la refracción troposférica
puede ser determinado mediante lecturas de presión, temperatura y humedad. Sin tomar en
cuenta el error debido a los ruidos ( Γε ), se tiene una ecuación más simplificada:
38
dtucDGFD SR
SR .+= (2.18)
2.4.2 Observables de fase de la portadora
En la realización de prácticas Geodésicas no se obtuvieron resultados satisfactorios cuando
se utilizaba medidas de falsa-distancia obtenidas a partir de los códigos, debido a su
longitud de onda. Por lo que, para trabajos de Geodesia se utiliza las portadoras L1 y L2,
debido a que sus longitudes de onda son menores.
Un satélite del sistema NAVSTAR, trasmite la señal con una frecuencia próxima a la
frecuencia nominal de la portadora y el oscilador del receptor registra la señal recibida
también próxima a la frecuencia nominal.
La diferencia entre la frecuencia recibida (fr) y la frecuencia generada (fg) por el receptor
es conocida como frecuencia de batimiento de la portadora (fg-fr). La fase de esta
frecuencia es medida por el receptor, y es igual a la diferencia entre la fase generada ( Gφ )
por el mismo, y la fase recibida Rφ (enviada por el satélite); esto es:
RGobs φφφ −= (2.19)
2.5 MÉTODOS DE POSICIONAMIENTO
2.5.1 Introducción
Diferentes métodos han sido desarrollados teniendo como propósito principal la
determinación de puntos con mayor precisión, en menor tiempo y con mayor economía de
acuerdo con los requerimientos.
Generalmente, se utiliza la fase de la portadora cuando se requiere una precisión del orden
de los milímetros y centímetros, y la fase de códigos cuando la precisión deseada es del
orden de metros.
Existe tantos nombres, como tipos particulares para los procedimientos de mediciones GPS
así tenemos: Falso-cinemático, Semí-cinemático, Estático Rápido, Cinemático Continuo,
39
Interrumpido (stop and go), Intermitente, Dinámico, Falso-estático, Cinemático verdadero,
entre otros. Esta terminología ha creado un cierto nivel de confusión en la comunidad
geodésica.
A continuación se presenta la clasificación de los métodos de posicionamiento utilizando la
fase de la portadora de acuerdo con las fuentes de información usada y el tipo de
información del proceso utilizado (Kleusberg, 1990).
2.5.2 Método Estático
Este método fue obtenido a partir de las ideas cuyos orígenes están en el Very Long
Baseline Interferometry (VLBI). Tales principios fueran aplicados en GPS en el inicio de
la década del 80 y demostrado en el año de 1982. Donde el tiempo medio de observación
va desde decenas de minutos hasta algunas horas dependiendo de varios factores como:
distancia entre dos puntos, (línea base), números de satélites rastreados, geometría entre
satélites, observaciones utilizando una o dos frecuencias, precisión deseada, entre otros, en
la figura 2.7 se muestra el tiempo de rastreo en el método estático.
Las incógnitas a ser calculadas son: la diferencia de coordenadas entre las estaciones, las
ambigüedades de la fase de la portadora. El estado del reloj puede ser eliminado a través de
diferencias de fase. Las incógnitas deben ser calculadas cuando exista un apreciable
cambio en la geometría entre los receptores y los satélites. Debido a que los satélites están
a una altura de aproximadamente 20200 km, su posición al receptor va a cambiar
lentamente, en consecuencia se precisa de un mayor tiempo de observación para poder
obtener la variación requerida de la geometría. Como resultado de este tiempo de
observación se consigue que los ruidos del receptor sean casi eliminados.
Figura 2.7. Método Estático
40
2.6 SISTEMA GLONASS
2.6.1 Introducción
El Global Navigation Satellite System (GLONASS) es un sistema de navegación por
satélite considerado como contraparte al GPS de los Estados Unidos, donde ambos
sistemas comparten los mismos principios en la transmisión de datos y métodos de
posicionamiento. El sistema GLONASS es administrado por el Gobierno de la Fuerzas
Espaciales de Rusia y es operado por la Coordinación del Centro de Información Científica
del Ministerio de Defensa de la Federación de Rusia.
Al igual que en el sistema GPS, existen dos señales de navegación: la señal de navegación
de precisión estándar (SP) y la señal de navegación de alta precisión (HP).
La constelación completa está formada por 21 satélites activos, en la figura 2.8 se muestra
un satélite Glonass, estos satélites se encuentran en 3 planos orbitales y 3 satélites de
reserva, los tres planos orbitales están separados 120 grados y los satélites en el mismo
plano de la órbita 45 grados.
Fuente: www.spaceandtech.com/spacedata/constellations/glonass
Figura. 2.8. Satélite Glonass
Los satélites operan a una altura de 19100 kilometros con un ángulo de inclinación de 64,8
grados y cada satélite completa una órbita en aproximadamente 11 horas 15 minutos,
localizando por lo menos 4 satélites de forma prolongada.
Para el futuro existe la posibilidad de aumentar la constelación a 27 satélites (Figura 2.9)
(Tabla 2.6), de los cuales 24 estarían activos. El sistema de mantenimiento de la
constelación prevé la activación de uno de los satélites en reserva o el lanzamiento de 3
satélites para sustituir a los averiados o ser dejados en reserva para usos futuros.
41
Fuente. http://www.aero.org/news/current/gps-orbit.html
Figura 2.9 Constelación GLONASS
Desde aquél primer lanzamiento hasta Enero de 1996 la constelación ha ido pasando por
diversas etapas: Tabla. 2.6 Constelación Glonass
Plano Orbital Orbita
Canal de ref Lanzam. Inicio de operación
Fin de ope. Comentario
I 4 6 10.12.03 29.01.04 En OperaciónI 6 1 10.12.03 08.12.04 En OperaciónI 7 5 26.12.04 07.10.05 05.04.08 MantenimientoI 8 6 26.12.04 06.02.05 16.06.08 MantenimientoII 9 -2 25.12.07 25.01.08 14.05.08 MantenimientoII 10 4 25.12.06 03.04.07 En OperaciónII 11 0 25.12.07 22.01.08 En OperaciónII 13 -2 25.12.07 08.02.08 En OperaciónII 14 4 25.12.06 03.04.07 En OperaciónII 15 0 25.12.06 12.10.07 En OperaciónIII 17 -1 26.10.07 04.12.07 En OperaciónIII 19 3 26.10.07 25.11.07 En OperaciónIII 20 2 26.10.07 27.11.07 En OperaciónIII 23 3 25.12.05 31.08.06 En OperaciónIII 24 2 25.12.05 31.08.06 En Operación
Fuente: www.mundogeo.com.br
El sistema Glonass están referidas al Datum Geodésico Parametry Zemli 1990 (PZ-90),
este fue remplazado al anterior denominado SGS-85 usado por el Sistema GLONASS
hasta 1993.
El PZ-90 es un sistema de referencia terrestre con coordenadas definidas de la misma
forma que el Sistema de Referencia Internacional Terrestre (ITRF), las constantes y
parámetros del PZ-90 se encuentran en la siguiente tabla:
42
Tabla. 2.7 Parámetros del PZ-90
Parámetro Valor
Rotación de la Tierra )/(7292115 6 sradE −
Constante Gravitacional )/(44.398600 239 smE Constante Gravitacional de la atmósfera )/(25.0 239 smE
Velocidad de la luz )/(299792458 sm
Semieje mayor del elipsoide )(6378136 m
Achatamiento del elipsoide 257839303.298/1 Aceleración de la gravedad en el Ecuador )(8.978032 Mgal
2.6.2 Funcionamiento del Sistema GLONASS El sistema Glonass emplea radioseñales transmitidas de forma continua por satélites para
realizar posicionamiento en 3D, medir velocidades y realizar referencias de tiempo, cada
satélite de la constelación transmite dos tipos de señal:
• L1 de precisión estandar (SP)
• L2 de alta precisión (HP)
Cada satélite transmite señales en su propia frecuencia, lo que permite su identificación, las
frecuencias de estas portadoras vienen dadas por la expresión:
f K Z= +⎛⎝⎜
⎞⎠⎟⋅178 0
16. (MHz) (20)
Donde:
K es un valor entero entre -7 y +12
Z=9 para L1 y Z=7 para L2
Los valores empleados para K son :
Hasta 1998 : entre 0 y 12
De 1998 hasta 2005 : entre -7 y 12
A partir del 2005 : entre -7 y 4
El receptor GLONASS recibe señales de navegación de al menos cuatro satélites y mide
sus pseudodistancias y velocidades. Simultáneamente selecciona y procesa el mensaje de
navegación incluido en la señal de navegación. El ordenador del receptor procesa toda la
43
información recibida y calcula las tres coordenadas de posición, las tres componentes del
vector velocidad y el tiempo.
2.6.3 Sistemas de tiempo
Los satélites del sistema GLONASS están equipados con relojes de cesio que son
corregidos dos veces al dia, lo que permite una precisión de 15 nanosegundos en la
sincronización de tiempos de los satélites respecto al Sistema de Tiempos GLONASS. El
Sistema de Tiempos GLONASS (GLONASST) es generado en la Central de
Sincronización de Tiempos de Moscú, cuyos relojes de hidrógeno tiene una variación
diaria inferior a 1410*5 −E . El sistema GLONASS proporciona referencias de tiempo en el
Sistema de Tiempos GLONASS, mantenido en Moscú y en el sistema UTC, mantenido en
el Centro Meteorológico Principal del Servicio Ruso de Tiempos y Frecuencias de
Mendeleevo. La introducción del UTC en lugar del TAI (Tiempo Atómico Internacional)
se debe a que el TAI es un sistema de tiempo continuo que no tiene en cuenta la
disminución de la velocidad de la tierra respecto al Sol, que en la actualidad implica 1
segundo al año, lo que significaría un problema para la sincronización con el día solar. El
tiempo GPS (GPST) no es incrementado un segundo cada año, por lo que la diferencia de
tiempos GLONASS y GPS no es igual cada año.
2.6.4 Códigos del Sistema GLONASS
Al igual que el sistema GPS, cada satélite modula su frecuencia portadora L1 con dos
cadenas de secuencias PRN, Código C/A y código P, sumadas “módulo 2” con el mensaje
de navegación. La portadora L2 es modulada exclusivamente por la suma “módulo 2” del
código P y el mensaje de navegación. Los códigos C/A y P son iguales para todos los
satélites, por lo que no permiten la identificación de los satélites como ocurre en GPS.
2.6.4.1 Código C/A:
Es un código PRN ( Ruido pseudoaleatorio ) generado mediante un registro de
desplazamiento de 9 bits, lo que proporciona un longitud de 511 clips. Este código se
transmite a 0.511 Mchips/s, por lo que se repite cada 1 ms. Esto produce componentes de
44
frecuencia no deseados a intervalos de 1 KHz que pueden dar lugar a correlaciones
cruzadas no deseables entre fuentes de interferencias. No existe posibilidad de
correlaciones cruzadas entre señales de distintos satélites debido a que emplean frecuencias
distintas.
2.6.4.2 Código P:
Se trata de un código PRN secreto dedicado al uso militar, por lo que la información
disponible sobre éste código es poca y ha sido obtenida tras el análisis realizado por
organizaciones independientes. Es un código generado mediante un registro de
desplazamiento de 25 bits, por lo que la longitud es de 3355431 chips. Se transmite a 5.11
Mchips/s y se repite cada 1 s.
2.6.4.3 Mensaje de Navegación
A diferencia del GPS, el GLONASS emplea dos mensajes de navegación diferentes que
van sumados en modulo 2 a los códigos C/A y P respectivamente. Ambos mensajes de
navegación son transmitidos a 50 bps, y su función primaria es la de proporcionar
información a cerca de las efemérides de los satélites y la distribución de los canales, la
información contenida en las efemérides permite al receptor GLONASS conocer
exactamente la posición de cada satélite en cada momento. Además de las efemérides, en
el mensaje de navegación hay otro tipo de información como:
Cronometraje de épocas.
Bits de sincronización.
Bits de corrección de errores.
Estado de salud del satélite.
Edad de los datos.
Bits de reserva.
El mensaje de navegación C/A
Cada satélite GLONASS emite un mensaje de navegación C/A constituido por una trama
que a su vez está formada por 5 subtramas. Cada subtrama contiene 15 palabras de 100 bits
45
cada una. Cada subtrama tarda 15 segundos en ser emitida, por lo que una trama completa
es emitida cada 2.5 minutos.
Las tres primeras palabras de cada subtrama contienen las efemérides propias del satélite, y
llegan al receptor cada 30 segundos, el resto de palabras contiene información de
efemérides aproximadas del resto de satélites de la constelación, cada subtrama tiene la
información de la constelación de 5 satélites, por lo que es necesario leer todas las
subtramas para conocer las efemérides aproximadas de todos los satélites, lo que lleva 2.5
minutos, mediante el almanaque el receptor puede localizar rápidamente los satélites más
apropiados, captarlos y leer sus efemérides exactas para proceder a realizar las medidas
con toda precisión.
Al igual que en GPS, las efemérides tiene varias horas de validez, por lo que el receptor no
necesita estar leyendo continuamente el mensaje de navegación para calcular la posición
exacta.
El mensaje de navegación P
Pocos datos oficiales existen sobre el código P, pero diversas organizaciones e
investigadores individuales han estudiado este mensaje y han publicado sus resultados.
Cada satélite GLONASS emite una trama formada por 72 subtramas, cada subtrama
contiene 5 palabras de 100 bits, una subtrama tarda 10 segundos en ser emitida, por lo que
la trama completa tarda 12 minutos en ser emitida.
Las tres primeras palabras de cada subtrama contienen las efemérides detalladas del propio
satélite, por lo que estas llegarán al receptor cada 10 segundos una vez establecida la
recepción. El resto de palabras contienen el almanaque de los demás satélites, y es
necesario leer las 72 subtramas para tener la información de todos los satélites.
2.6.5 Futuro del Sistema GLONASS
Las autoridades rusas proyectan realizar ciertos cambios en el sistema GLONASS que
afectarían tanto al segmento usuario, técnicas diferenciales y segmento espacio.
A finales de los años 70 comenzó Rusia la investigación en el campo del sistema
GLONASS diferencial, lo que significa que esta investigación inicia a la par que se
desarrollaba el sistema GLONASS. Los científicos del Instituto Central de Investigación
46
de las Fuerzas Espaciales Rusas (TsNII VKS), el Instituto Ruso de Investigación de
Ingeniería de Vehículos Espaciales (RNII KP) y la Corporación Científica de Producción
de Mecanismos Aplicados (NPO PM) tomaron parte activa en esta investigación.
Pero, debido a diversas causas, la implementación del sistema GLONASS diferencial en
Rusia no llegó a su fin. La falta de disponibilidad selectiva en el GLONASS fue decisiva
para que esto ocurriera, ya que la precisión estándar del sistema resultaba suficiente para
los usuarios rusos.
En 1990-91 los trabajos en este campo se revitalizan debido a extensión del sistema DGPS
incluso en territorio ruso y a que ciertas compañías extranjeras mostraron gran interés en
introducirse en el mercado ruso de equipamiento.
Bajo estas circunstancias, el interés de los usuarios rusos y de los fabricantes de equipos
diferenciales aumentó considerablemente y los trabajos para la creación de estaciones
diferenciales para diversas aplicaciones se aceleraron.
Actualmente está en proyecto la creación de sistemas diferenciales de área local (LADS) y
de área regional (RADS) para el control del tráfico aéreo y marítimo, pero debido a la
necesidad de canales específicos para la transmisión de las correcciones diferenciales, su
uso por parte de usuarios particulares es problemática.
En Rusia existe la tendencia a crear una red de sistemas diferenciales departamentales
orientada a usuarios específicos. Estos sistemas son los LADS pero sus zonas operativas no
cubren la totalidad del territorio ruso. Una posible solución sería incrementar el número de
LADS para dar servicio a la totalidad del territorio, pero resulta demasiado costoso. Por
este motivo existen propuestas para emplear otro tipo de sistemas diferenciales.
En 1994, el Instituto Central de Investigación de las Fuerzas Espaciales Rusas junto con el
Centro de Coordinación de Información Científica de las Fuerzas Espaciales Rusas (KNITs
VKS) llevaron a cabo el proyecto del futuro sistema diferencial ruso en el que se
emplearían las infraestructuras de las bases de tierra del Complejo Ruso de Control de
Vehículos Espaciales. Este sistema diferencial sería capaz de dar servicio a la totalidad de
usuarios en Rusia.
Para poder alcanzar los requerimientos necesarios, surge el concepto UDS (United
Differential System), a fin de que el desarrollo de los WADS (Wide Area Differential
47
System) y LADS en Rusia no se hagan aisladamente unos de otros. El UDS determina que
el sistema diferencial ruso debe tener una estructura con tres niveles que incluyen a los
sistemas WADS, RADS y LADS.
Primer Nivel.- es el WADS mediante las estaciones diferenciales de este 1er nivel se
pueden realizar las siguientes tareas :
Recoger y procesar los datos recibidos de las estaciones de monitorización, las
estaciones diferenciales del Segundo y Tercer nivel, para corregir los
parámetros del modelo regional de la ionosfera, efemérides, correcciones del
reloj y datos de integridad.
Transmitir la información del WADS necesaria a las estaciones diferenciales
del Segundo y Tercer nivel o directamente a los usuarios.
Interacción entre el WADS y el Centro de Control GLONASS.
El número necesario de estaciones de 1er nivel está entre 3 y 5, y la precisión lograda en un
área de radio entre 1500 y 2000 Km es de entre 5 y 10 metros. Para la red de estaciones
diferenciales de 1er nivel es posible la utilización de la infraestructura del Complejo Ruso
de Control de Vehículos Espaciales.
Segundo Nivel.- Es el RADS, que será creado para cubrir regiones desarrolladas con un
gran número de usuarios y con cierta capacidad económica. Las estaciones RADS pueden
ser situadas en zonas con tráfico intenso (aéreo, terrestre o marítimo), zonas con
condiciones meteorológicas adversas, etc. La precisión obtenida es de entre 3 y 10 m en un
área de radio 500 Km.
Tercer Nivel.- Es el LADS, que será desarrollado en regiones específicas para
proporcionar aplicaciones económicas, científicas o de defensa. También se podrá, entre
otras cosas, realizar trabajos departamentales especiales como el postproceso de datos. Las
estaciones LADS permitirán una precisión de decímetros en un área en torno a varias
decenas de Km. El LADS puede ser creado en versión móvil.
Se prevé también para el futuro el GLONASS-M, el cual será el sucesor del actual
GLONASS. Este programa modernizara ambos segmentos tanto espacial como terrestre y
será desarrollado después del 2009. Las mejoras de este sistema radicarán en:
48
Incrementar la vida de servicio de cada satélite: 5 años (versus 3 años
en el presente).
Reducir el tiempo requerido para reemplazar los satélites fallados,
incluyendo 6 satélites de reserva en órbita (2 por plano orbital).
Mejorar la precisión de efemerides.
Mejorar la estabilidad de los relojes abordo.
Habilitar el código C/A broadcast en las frecuencias L1 y L2 para el uso
civil. Así poder estimar los efectos ionosfericos en la señal.
2.7 GPS VERSUS GLONASS
En la tabla2.8, se puede ver las diferencias entre las dos constelaciones, la estructura de la
señal y las especificaciones del GPS y GLONASS para un posicionamiento preciso.
GPS completó su Capacidad Operativa Inicial logrando cobertura mundial en cuatro
dimensiones, con 24 satélites operativos en órbita. Estos satélites no han tenido ningún
problema y han superado su vida útil planeada de 5 años, llegando incluso a los 11 años de
vida útil. La red de satélites GLONASS comenzó en el año 1993 con 13 satélites
operativos, luego se añadieron 3 nuevos satélites en un lanzamiento ese mismo año, pero
conforme transcurrió el tiempo y la vida útil de los satélites se cumplía, el número de
satélites ha ido reduciéndose.
Tabla 2.8 GPS versus GLONASS
CONSTELACIÓN GPS GLONASS
Número de satélites 24 24 Número de planos orbitales 10 3 Inclinación de la orbita (en grados) 55 65.8 Radio de la orbita (en Km) 26560 25510 Período hh:mm 11:58 11:16 Retransmisión del seguimiento Día sideral 8 dias siderales Separación de planos orbitales 60 120
CARACTERÍSTICAS DE LA SEÑAL GPS GLONASS Señal portadora (MHz) L1: 1575.42 L1: 1602+0.5625n L2: 1227.60 L2: 1246+0.4375 n L2C:1227.60 L5: 1176.45 Código CDMA FDMA Código C/A en L1 Código C/A en L1
49
Código P en L1 y L2 Código P en L1 y L2 Frecuencia de Código (MHz) Código C/A: 1.023 Código C/A: 0.511 Código P: 10.23 Código P: 5.11
NORMAS DE REFERENCIA GPS GLONASS Sistemas de coordenadas WGS84 PZ90 Tiempo UTC( USNO) UTC (US)
ESPECIFICACIONES DE PRECISIÓN (95%) GPS GLONASS Horizontal (m) 10-25 m 50-70 m Veritical (m) 140 150
Fuente: www.isa.cie.uva.es/gps/GPSvsglonass
2.7.1 Uso del GPS y el GLONASS
Los receptores duales GPS-GLONASS ofrecen mejor performance que los receptores
individuales de cada sistema. Con los dos sistemas integrados se tiene una mayor rapidez
de recepción de señales debido al mayor número de satélites en un tiempo dado y en
cualquier parte. Asimismo se tiene una mayor cobertura en ambientes de muchas
obstrucciones.
GLONASS con tres planos orbitales, GPS con seis, y la diferente inclinación de sus
planos orbitales, ofrecen una disponibilidad complementaria en función de latitud. Con
GLONASS se favorecen las latitudes extremas debido al alto grado de inclinación de sus
planos orbitales, mientras que con GPS se favorecen las latitudes medias. Un receptor con
capacidad de operar con los dos sistemas ofrecerá lo mejor de ambos. En adición al
aumento del número de satélites disponibles, y a la mejora de la geometría.
2.7.2 Errores del GPS y el GLONASS
Los sistemas GPS y GLONASS están sujetos a varios errores que afectan la precisión de la
posición calculada. Estos errores en conjunto pueden estar en el rango de 10 á 25 metros,
como lo muestra la tabla2.9, dependiendo del tipo de receptor, la posición relativa del
satélite y la magnitud de otros errores.
2.7.2.1 Error ionosférico
El error más significativo se ocasiona durante el paso de la señal del satélite a través de la
ionosfera de la Tierra. La ionosfera es una capa de partículas cargadas eléctricamente, que
50
cubre a la tierra entre aproximadamente 130 y 190 Km. sobre la superficie. Al desplazarse
las señales de radiofrecuencia a través de la ionosfera, se hacen más lentas en una
magnitud que varía dependiendo de la hora del día, la actividad solar y otros factores.
2.7.2.2 Error troposférico
Se introduce otro error cuando la señal pasa a través de la atmósfera. El vapor de agua de
la atmósfera hace más lentas a las señales de radiofrecuencia y reduce adicionalmente la
exactitud del sistema.
2.7.2.3 Disponibilidad selectiva
Desde la puesta en servicio del sistema GPS, el DoD de los Estados Unidos ha introducido
intencionalmente un error en el sistema, llamado disponibilidad selectiva (SA), con el
objeto de negar los beneficios de la exactitud del sistema GPS en situaciones bélicas (error
de ± 100 mts.). A partir del 01-Mayo-2000 el gobierno de los Estados Unidos de América
decidió retirar esta disponibilidad selectiva, reduciendo el error de posición en el rango de
10 á 25 metros para cualquier usuario y teniendo la capacidad de activar la disponibilidad
selectiva para que afecte a una determinada región del mundo, en caso de ser necesario.
2.7.2.4 Error del receptor
El receptor de a bordo puede introducir una cierta cantidad de error durante las diversas
etapas del procesamiento de las señales recibidas de los satélites. Estos errores pueden ser
causados por el ruido térmico, la precisión del software, y el error de bias entre canales de
recepción.
2.7.2.6 Dilución de Precisión (DOP)
La geometría posicional de los satélites que se están utilizando para determinar la
ubicación del receptor influyen grandemente en la exactitud de los cálculos de la posición.
Cuando se requiere de mayor exactitud se recurre a diferentes técnicas de corrección
diferencial (o aumentación), los cuales comparan la posición calculada versus la posición
real de un punto de referencia (medido) obteniéndose una cantidad de error que es
51
retransmitida (generalmente por radiofrecuencias) a los usuarios para que se hagan los
ajustes del caso.
Tabla. 2.9 Errores del Sistema
Error actual aproximado del Sistema
Fuentes de errores típicos:
Error del reloj del satélite 2.1 metros
Error de Efemérides 2.1 metros
Error de Receptor 0.5 metros
Error de Ionósfera 1.2 metros
Tropósfera 0.7 metros
Multipath 1.4 metros
TOTAL (suma de raíces cuadradas) 2.5 a 3.6 metros
2.7.2.7 Error de multitrayectoria
Los efectos de la multitrayectoria de la señal GPS ocurren cuando la señal no solo es
recibida directamente desde el satélite sino desde las superficies cercanas a la antena del
receptor debido a la reflexión de la señal. La señal de multitrayectoria se superpone con la
señal directa y produce errores de fase, los cuales traen como consecuencia medidas
erradas de las distancias a los satélites. Estos efectos tienen características periódicas y
pueden llegar a causar errores que alcancen amplitudes de algunos metros con las técnicas
tradicionales de medida del pseudorango. Con receptores especiales que usan técnicas
diferentes (carrier phase) estos errores se reducen a unos cuantos centímetros, también se
puede evitar este efecto utilizando diseños de antenas apropiadas.
2.7.3 Obtención de los parámetros de transformación entre PZ-90 y WGS-84
Los parámetros que definen los dos sistemas de referencia PZ-90 y WGS-84 son
significativamente diferentes. Para poder utilizar el sistema combinado GPS / GLONASS
52
es necesario el conocimiento de las posiciones de todos los satélites utilizados, satélites
GPS y GLONASS, en el mismo sistema de referencia.
Para ello, lo que se realiza es el paso de las posiciones de todos los satélites GLONASS al
sistema de referencia WGS-84, y así trabajar con la constelación de los 48 satélites en un
mismo sistema de referencia. Además de la unificación del sistema de referencia, es
necesario establecer también la relación entre los dos sistemas o escalas de tiempo
utilizados. Esto se resuelve por medio de la información contenida en los mensajes de
navegación de cada uno de los sistemas, donde aparecen las diferencias entre los tiempos
GPS o tiempos GLONASS con respecto al Tiempo Universal Coordinado.
Para obtener las efemérides de los satélites GLONASS en el sistema WGS-84 es necesario
conocer los parámetros de transformación de PZ-90 a WGS- 84, para lo cual se necesita un
cierto número de satélites GLONASS con coordenadas en ambos sistemas. Con estos
satélites se calculan los parámetros de transformación y se aplican al resto de satélites.
Las coordenadas de los satélites GLONASS en PZ-90 aparecen en el mensaje de
navegación que mandan los satélites. La estimación de las posiciones de los satélites
GLONASS en WGS-84 es realizada por una serie de estaciones de seguimiento que
utilizan técnicas de medición láser, radar y ópticas para la determinación de las órbitas.
Las órbitas son calculadas usando nueve días de datos de seguimiento. Una vez que los
parámetros orbitales son estimados, el programa genera vectores de estado en intervalos de
30 minutos, correspondientes a las épocas de las efemérides GLONASS transmitidas. La
calidad de la determinación de las órbitas tras el cálculo se estima por un error rms de la
posición de los satélites del orden de 11 m.
En el Laboratorio Lincoln de Massachusetts se calculan los parámetros de transformación
entre ambos sistemas.. Se estiman los parámetros de la transformación, obteniendo como
resultado de la transformación una rotación alrededor del eje Z y una traslación a lo largo
del eje Y. Los parámetros de la transformación resultantes se muestran en la siguiente
figura:
53
Figura. 2.10.- Transformación de coordenadas de PZ-90 a WGS-84
Fuente: Laboratorio Lincoln de Massachusetts
Una vez que tenemos los parámetros de la transformación del sistema PZ-90 al sistema
WGS-84 ya podemos tener las efemérides de todos los satélites GLONASS en el sistema
WGS-84, y por lo tanto podremos utilizar el sistema combinado GPS / GLONASS.
La mayor causa de error en la determinación de los parámetros de transformación se
encuentra en las efemérides transmitidas. Para facilitar el uso combinado GPS /
GLONASS, las autoridades Rusas pretenden incluir en los nuevos mensajes de navegación
de los satélites de la Constelación GLONASS-M, las diferencias entre los dos sistemas de
tiempos y posiciones de referencia.
2.8 SISTEMAS DE TIEMPO
2.8.1 Tiempo Universal (UT)
En el año de 1928 por recomendación de la Unión Astronómica Internacional el tiempo
medio de Greenwich , Inglaterra GMT se convirtió en lo que se conoce como Tiempo
Universal UT ( o también Hora Universal ) y se usa como una forma generalizada para el
tiempo de efemérides y el registro de eventos Astronómicos , para evitar así posibles
confusiones al usar la hora legal de cada país. Hora Universal (UT) es un calendario
basado en la rotación de la Tierra. Es una continuación moderna de Greenwich Mean Time
(GMT), es decir, la media hora solar en el meridiano de Greenwich y se utiliza a veces
vagamente como un sinónimo de UTC.
54
De hecho, la expresión "Universal Time" es ambigua, ya que hay varias versiones de la
misma, la más comúnmente usada se UTC y UT1. Todas estas versiones de UT se basan en
tiempo sideral, pero con un factor de escala y otros ajustes para hacerlos más cerca de hora
solar.
La figura 2.10 muestra las 24 zonas horarias en que se ha dividido el planeta para el
establecimiento de las horas legales en cada lugar de la Tierra
Cada zona mide 15° de arco que equivalen a una hora de tiempo y cada una está centrada
sobre meridianos estándar que parten del meridiano cero de Greenwich hasta los 180° al
este y al oeste .
A cada meridiano estándar se le asigna una letra para identificarlo y tiene un número
marcado que representa la diferencia en horas con respecto a Greenwich. La línea
internacional del tiempo se encuentra casi en su totalidad sobre el meridiano 180°.
La fecha cambia sobre este meridiano, así por ejemplo , cuando al oeste de la línea es el día
2 y lo es también en todo el resto del mundo , el primer lugar en donde la fecha cambia al
día 3 es al este de la Línea .Para convertir la hora universal UT a la hora legal de algún
lugar, primero se debe saber que meridiano estándar o zona horaria rige en ese lugar,
después se debe sumar algebraicamente el número de horas indicado en la tabla 2.10.
Fuente: www.astrosen.unam.mx
Figura. 2.11 Zonas Horarias
55
Tabla. 2.10 Conversión de Horas
ZONA HORAS A SUMAR ZONA HORAS A
SUMAR ZONA HORAS A SUMAR ZONA HORAS A
SUMAR ZONA HORAS A SUMAR
Z 0 E + 5 I* + 9:30 O - 2 U - 8 A + 1 E* + 5:30 K + 10 P - 3 U* - 8:30 B + 2 F + 6 K* + 10:30 P* - 3:30 V - 9 C + 3 F* + 6:30 L + 11 Q - 4 V* - 9:30 C* + 3:30 G + 7 M + 12 R - 5 W - 10 D + 4 H + 8 M* + 13 S - 6 X - 11 D* + 4:30 I + 9 N - 1 T - 7 Y - 12
Fuente: www.astrosen.unam.mx
2.8.1.1 Versiones de Tiempo Universal
UT0 Tiempo Universal.- es determinado en un observatorio de observación por el
movimiento diurno de las estrellas o fuentes extragalácticas radio y también que van desde
las observaciones de la Luna y satélites artificiales de la Tierra, se encuentra un valor
diferente para UT0 en el mismo momento, por tanto no es Universal.
UT1.- es la principal forma de Tiempo Universal, UT1 es el mismo en todas partes de la
Tierra, y es proporcional al ángulo de rotación de la Tierra con respecto a un marco de
referencia. Dado que la velocidad de rotación de la tierra no es uniforme, UT1 tiene una
incertidumbre de más o menos 3 milisegundos por día.
UT1R.- es una versión suavizada de la UT1, filtrando las variaciones periódicas debido a
las mareas. Incluye 62 términos suavizados, con períodos que van de 5,6 días a 18,6 años.
UT2.- es una versión suavizada de la UT1, filtrado periódicamente las variaciones
estacionales. Es principalmente de interés histórico y rara vez se utiliza.
UT2R.- es una versión suavizada de la UT1, la incorporación de temporada con
correcciones de UT2 y la corrección de las mareas UT1R. Es la forma más suavizada de la
hora universal.
56
UTC.- (Tiempo Universal Coordinado) es un calendario atómico que se aproxima a
UT1. Es la norma internacional civil en la que se basa tiempo. UTC se puede utilizar como
una aproximación de UT1. La diferencia entre UTC y UT1 se conoce como DUT1.
SLS-UTC (UTC alisado con Salto Segundos).- es una propuesta de modificación de la
UTC, que evita la desigualdad de longitudes de día.
UTS (suavizado de Tiempo Universal).- es una forma de ocultar UT utilizan
internamente en IERS. La misma abreviatura fue durante un tiempo utilizado para referirse
a UTC-SLS
2.8.2 Tiempo Universal Cordinado (UTC)
El tiempo universal coordinado, o UTC es conocido como tiempo civil, es la zona
horaria de referencia respecto a la cual se calculan todas las otras zonas del mundo. Es el
sucesor del GMT (Greenwich Mean Time: el cual es el tiempo promedio del Observatorio
de Greenwich, en Londres).
A diferencia del GMT, el UTC no se define por el sol o las estrellas, sino que se mide por
los relojes atómicos. Debido a que la rotación de la Tierra es estable pero no constante y se
relaciona retrasándose con respecto al tiempo atómico. El UTC se sincroniza con el día y la
noche de UT1, al que se le añade o quita un segundo intercalar tanto a finales de junio
como de diciembre, cuando resulta necesario. La puesta en circulación de los segundos
intercalares se determina por el Servicio Internacional de Rotación de la Tierra, con base
en sus medidas de la rotación de la Tierra.
Los tiempos UTC de verdadera alta precisión sólo pueden ser determinados tras conocer el
hecho de que el tiempo atómico se establece mediante la comparación de las diferencias
observadas entre un conjunto de relojes atómicos mantenidos por un determinado número
de oficinas del tiempo nacionales. Esto se hace bajo los auspicios de la Oficina
Internacional de Pesas y Medidas (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM). No
obstante, los relojes atómicos son tan exactos que sólo los más precisos ordenadores de
57
tiempo necesitan usar estas correcciones; y la mayoría de los usuarios de servicios de
tiempo utilizan para estimar la hora UTC.
2.8.3 Tiempo Atómico (TAI)
Es una escala de tiempo continuo y constante. Su unidad es el segundo atómico definido
como la unidad vigente del Sistema Internacional, y su valor es el correspondiente a
9192631770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles en el
átomo de cesio 133 (www.astrosen.unam.mx).
La rotación de la tierra no es uniforme, en nuestro planeta se ha comprobado que gira cada
vez más lentamente de forma que el día actual es aproximadamente 16 milisegundos más
largo que hace 1000 años. A demás la nutación de los polos y las fluctuaciones en la
inclinación de la Tierra introducen perturbaciones de algunos milisegundos al año. Estos
efectos contribuyen a que la Tierra sea un reloj irregular e inexacto, y ha dado lugar al
desarrollo de 4 escalas de tiempos que se denominan de forma genérica Tiempo Universal
ya mencionadas anteriomente.
2.8.4 Tiempo GPS
El movimiento de un satélite no depende de la rotación de la tierra, en técnicas de satélites
es lógico utilizar una escala de tiempo uniforme e independiente del giro terrestre, por esta
razón, el US Naval Observatory estableció una escala de tiempo atómico, denominada
Tiempo GPS, cuya unidad de medida es el segundo atómico internacional. El tiempo de
satélite es mantenido, en cada satélite por dos o por cuatro relojes atómicos. Los relojes de
los satélites son monitorizados por las estaciones de seguimiento y los centros de control
de la Tierra que en ocasiones los reajustan para mantener cada reloj dentro del Tiempo
GPS.
La escala de Tiempo GPS se fijó como coincidente con la escala de Tiempo Universal
Coordinado UTC a las 00:00:00 del 6 de enero de 1980. Como en ese instante la diferencia
entre el Tiempo Universal Coordinado UTC y el Tiempo Atómico Internacional TAI eran
19 segundos, el tiempo GPS es equivalente al Tiempo Atómico Internacional TAI menos
58
19 segundos y así se mantiene dado que ambas escalas son atómicas y uniformes y
paralelas.
La diferencia entre el Tiempo GPS y el Tiempo Universal Coordinado UTC, de 0 segundos
el 6 de enero de 1980 se va modificando por los segundos de salto, siendo el 1 de enero de
2006 de 14 segundos.
Un receptor GPS utiliza al menos cuatro satélites para determinar el tiempo y la posición
en tres dimensiones. La posición se calcula en el receptor tomando como origen el sistema
de coordenadas XYZ con origen en el centro de la Tierra. La hora en la escala de Tiempo
Universal Coordinado UTC, se calcula en el receptor a partir del Tiempo GPS usando
correcciones UTC, que son enviadas por los satélites como parte de los datos de mensaje
de navegación, con una precisión de hasta 100 ns (nanosegundos).
2.9 FORMATO RINEX
2.9.1 Introducción
La necesidad de combinar distintos tipos de receptores de diferentes casas comerciales, y/o
versiones, en el mismo proyecto, y calcular los datos con un mismo programa se convierte
en prioridades. El formato RINEX (Receiver INdependent EXchange), satisface esta
necesidad de intercambio de información registrada por equipos de posicionamiento por
diferentes satélites, ya sean GPS, TRANSIT, GLONASS o combinados.
Los receptores registran una serie de observables como:
• La medida de fase de una o dos portadoras entre la señal recibida del satélite y la
señal generada por el receptor.
• La medida de pseudodistancia (Código), equivalente a la diferencia del tiempo de
recepción (expresada en el marco del tiempo del receptor) y el tiempo de emisión
(expresada en el marco de tiempo del satélite) de la misma señal.
• La observación de tiempo del reloj del receptor en el instante de recepción de las
medidas de código y fase.
El formato RINEX consta de seis tipos de ficheros:
59
a. Observación Data
b. Navigation Data
c. Meteorological Data
d. GLONASS Navegación Message
e. GEO Navigation Message
f. Satellite and Receicer Clock Data
Estos ficheros están conformados por una cabecera referida a todo el archivo, etiquetas en
las columnas que describen que tipo de información se encuentra a la izquierda de la
misma y una sección de datos.
2.9.2 Definición de las observables en RINEX
Las observables van expresadas en tiempo, fase y pseudodistancia, de la siguiente manera:
• Tiempo.- Es el tiempo de la medida en el receptor de las señales captadas, es el
mismo para medidas de pseudodistancia (código) y fase, de igual manera para
todos los satélites observados en esa época. Lo expresamos en Tiempo GPS.
• Pseudodistancia.- Es la distancia expresada en metros desde la antena del receptor
a la antena del satélite, incluyendo situación de reloj y otros errores como retardos
atmosféricos.
• Fase.- Es la medida de la portadora de fase en ciclos enteros en L1 y L2.
2.9.3 Designación de los Ficheros
La forma que por convención está recomendada para nombrar ficheros RINEX es
ssssdddf.yyt.
• Ssss.- representan el nombre de la estación
• ddd.-representan el día del año del primer registro
• El carácter “f”, representa el número del fichero de secuencia en el día
• Los caracteres de la extensión del fichero “yy” y “t” representan los dos últimos
dígitos del año actual y el tipo de fichero, respectivamente.
60
El tipo de fichero toma los siguientes símbolos:
O para ficheros de observación,
D para ficheros de observación con compresión Hatanaka,
N para ficheros de navegación,
M para ficheros de datos meteorológicos,
R para ficheros de navegación GLONASS, y
La designación del satélite se define de la forma “snn”. El primer carácter “s”, es un
identificador del sistema del satélite, y los dos dígitos restantes denotan el número del
satélite (por ejemplo, el número PRN). De esta manera, el formato RINEX permite la
combinación de observaciones de diferentes tipos de satélites.
Los ficheros se obtienen a partir del mensaje transmitido por los satélites GPS a las
estaciones de tierra. Las estaciones separan la información en ficheros RINEX de
observables (código y fase de la portadora) y en ficheros RINEX de efemérides (o de
mensaje de navegación) de cada satélite. Ambos ficheros llevan la extensión *.rnx y *.eph,
respectivamente.
2.9.3.1 Fichero de datos de observación
El fichero de observación contiene en su cabecera información que describe los contenidos
del fichero, como el nombre de la estación, información de antena, las coordenadas
aproximadas de la estación, número y tipos de observación, intervalo de observación en
segundos, tiempo de la primera observación registrada, y otros datos.
Los tipos de observación vienen definidos como L1 y L2, y representan las medidas de
fase en L1 y L2 (ciclos); C1 representa la pseudistancia usando código C/A en L1
(metros); P1 y P2 representan la pseudodistancia utilizando código P en L1 y L2 (metros);
D1 y D2 representa la frecuencia Doppler en L1 y L2 (Hz).
El tiempo GPS se utiliza para los ficheros GPS, mientras que el tiempo UTC se utiliza para
los ficheros GLONASS. La sección de cabecera puede contener algunos registros
opcionales como los leap seconds (segundo que se agrega al Tiempo Atómico
Internacional TAI).
La sección de datos se divide en épocas; cada una contiene una etiqueta del tiempo de
observación (el tiempo de la señal recibida por el receptor, en la trama de tiempo GPS por
61
ficheros GPS), el número y lista de satélites, los diferentes tipos de medidas en la misma
secuencia como se da en la cabecera, y la fuerza de la señal. Otra información, como el
indicador de pérdida de enganche (loss of lock), se incluye también en la sección de datos.
La sección de datos también puede contener, opcionalmente, el offset del reloj del receptor
en segundos.
La tabla 2.11 muestra la estructura de un archivo RINEX de observación.
Tabla 2.11 Archivo de Observación
Etiqueta de la cabecera Descripción RINEX VERSION / TYPE Versión de RINEX. / Tipo de fichero
“O” observación “N” Navegación Sistema de satélite: * G o vació: GPS. * R: GLONASS. * T: NWSS Transit. * M: Mixto.
PGM / RUN BY / DATE Programa que crea este fichero / Agencia que crea este fichero / Día de creación del fichero.
COMMENT comentario MARKER NAME Nombre del punto de observación MARKER NUMBER Número del punto de observación OBSERVER / AGENCY Nombre del Observador / agencia o instituto que observa REC # / TYPE / VERS Número / tipo / software usado por el receptor ANT # / TYPE Número / tipo de la antena APPROX POSITION XYZ Posición absoluta aproximada del punto en la última
época en X Y Z ANTENNA: DELTA H/E/N Altura de antena / excentricidades relativas al Este / al
norte (m). WAVELENGTH FACT L1/2 Factores de para L1 y L2:
* 1: Ciclo enteros completo. * 2: Medio ciclo (encuadramiento). * 0 en L2: Sólo una frecuencia ( solo L1). - Número de satélites con estos factores. - Lista de PRNs satélites máximo 7 satélites, caso contrario repetir el registro.
# / TYPES OF OBSERV
Número de observables / tipos diferentes de observaciones Tipos de observaciones: L1,L2 : Fase medida para L1 y L2 C1 : Pseudo distancia usando el código C/A en L1 P1,P2 : Pseudo distancia usando en código P para L1 y L2 D1, D2 : Frecuencia doppler en L1 y L2 T1, T2 : Señal Doopler transit integrada 150 kHz (T1), 400Khz (T2) Unidades : Fase (ciclos enteros) Pseudo distancia (metros) Doopler (Hz)
62
Transit ( ciclos)
INTERVAL Intervalo de observación (épocas) en s TIME OF FIRST OBS Tiempo de la primera época de grabación (4 dígitos para
el año, mes, día, hora, minuto y segundo). Ej: 1990 3 24 13 10 36.000000 Sistema de tiempo:
• GPS: tiempo GPS • GLO: tiempo UTC.
TIME OF LAST OBS Tiempo de la última época de grabación (4 dígitos para el año, mes, día, hora, minuto y segundo). Ej: 1990 3 24 13 10 36.000000
LEAP SECONDS Salto de segundos entre épocas en segundos PRN / # OF OBS Pseudo – Rango – Noise (número del satélite) / número
de observaciones para cada tipos de observaciones indicadas en # / TYPES OF OBSERV. Para cada satélite se repite este registro.
END OF HEADER Final de la cabecera
El ejemplo 1, pertenece a un archivo de observación GPS en formato RINEX de la estación de
monitoreo continuo ubicado en la estación Cotopaxi, datos pertenecientes al día 27 de agosto del
2008.
Ejemplo1.- Archivo de Observación GPS de la Estación Cotopaxi 27 de Agosto de 2008 2.10 OBSERVATION DATA G (GPS) RINEX VERSION / TYPE DAT2RINW 3.10 001 ESPE 29AUG08 19:32:21 PGM / RUN BY / DATE Estación Cotopaxi ESPE OBSERVER / AGENCY 4747K11267 Unknown! Nav 3.32 Sig 0.00 REC # / TYPE / VERS TRM41249.00 ANT # / TYPE -----------------------------------------------------------COMMENT Offset from BOTTOM OF ANTENNA to PHASE CENTER is 53.3 mm COMMENT -----------------------------------------------------------COMMENT ESTACION_COTOPAX MARKER NAME 240a MARKER NUMBER 1263695.6079 -6254983.9848 -68886.8457 APPROX POSITION XYZ 1.0000 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/N Above antenna height is from mark to BOTTOM OF ANTENNA. COMMENT -----------------------------------------------------------COMMENT
63
Note: The above offsets are CORRECTED. COMMENT Raw Offsets: H= 1.0000 E= 0.0000 N= 0.0000 COMMENT -----------------------------------------------------------COMMENT 1 1 0 WAVELENGTH FACT L1/2 6 L1 C1 L2 C2 P2 D1 # / TYPES OF OBSERV 2.000 INTERVAL 2008 8 27 10 0 0.0000000 TIME OF FIRST OBS 2008 8 27 10 59 58.0000000 TIME OF LAST OBS 0 RCV CLOCK OFFS APPL 10 # OF SATELLITES 9 1669 1697 1327 0 1332 1669 PRN / # OF OBS END OF HEADER 08 8 27 10 0 0.0000000 0 10 9 12 14 18 21 22 24 29 30 31 -14902916.91102 21928888.80502 -11613153.04946 0.00000 21928885.70346 0.00000 -7579542.29606 23430981.02306 -5897773.02409 23430976.33209 0.00000 0.00000 -9072703.39106 22961611.06306 -7053160.18847 0.00000 22961607.34047 0.00000 -8789675.57806 23125603.28906 -6692285.25347 0.00000 23125598.26647 0.00000 -25133914.63107 20027526.75007 -19566372.10249 0.00000 20027520.91049 0.00000 -692377.84105 24599086.83605 -530991.05746 0.00000 24599081.02346 0.00000 -18874144.97207 21110165.21907 -14677124.15249 0.00000 21110162.09449 0.00000 -9897143.39706 22898261.45306 -7704565.32509 22898258.04309 0.00000 0.00000 -9166161.85006 22654013.93006 -7162619.07948 0.00000 22654010.42648 0.00000 -1833448.60006 24135259.00806 -1414792.34609 24135254.54309 0.00000 0.00000
El ejemplo 2, presenta un archivo de observación MIXED, es decir que contiene datos GPS y
GLONASS en formato RINEX de la estación de monitoreo continuo ubicado en la estación Cotopaxi,
datos pertenecientes al día 11 de Diciembre del 2008.
2.11 OBSERVATION DATA Mixed(MIXED) RINEX VERSION / TYPE convertToRinex 1.36 convertToRINEX OPR 12-ene-09 00:12 UTC PGM / RUN BY / DATE ----------------------------------------------------------- COMMENT ESTACION_COTOPAX MARKER NAME _COTOPAX MARKER NUMBER GNSS Observer Trimble OBSERVER / AGENCY 4747K11267 NetR5 Version 3.32 REC # / TYPE / VERS TRM41249.00 ANT # / TYPE 1263694.3898 -6254986.1052 -68886.3590 APPROX POSITION XYZ 1.0000 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/N
64
1 1 0 WAVELENGTH FACT L1/2 6 C1 C2 L1 L2 P1 P2 # / TYPES OF OBSERV 2008 12 11 0 0 0.0000000 GPS TIME OF FIRST OBS 2008 12 11 23 50 0.0000000 GPS TIME OF LAST OBS 0 RCV CLOCK OFFS APPL 14 LEAP SECONDS 48 # OF SATELLITES G02 55 0 55 55 0 55 PRN / # OF R04 25 0 50 25 25 25 PRN / # OF CARRIER PHASE MEASUREMENTS: PHASE SHIFTS REMOVED COMMENT END OF HEADER 08 12 11 0 0 0.0000000 0 14G02G05G09G12G15G18G24G26G29G30R11R22 R23R24 22663750.625 6 -1356706.63916 1906827.11458 22663747.05548 23634652.859 6 -1926107.93616 -1313522.33357 23634652.46947 21981873.539 6 -14991211.73216 -11682598.40258 21981871.05948 23335423.898 6 23335422.117 9 -8756107.00016 -6814599.46619 21417861.805 7 21417858.293 9 -16681121.33317 -12992017.02419 24311245.766 5 -3212775.26715 -2495171.62356 24311240.05146 22584649.250 6 -11709733.47216 -9119240.78658 22584646.77748 22060720.977 6 -16769371.58316 -13057165.26657 22060719.02347 21060337.977 7 21060335.070 9 -20166624.41817 -15706033.56719 23821009.633 5 -3283752.09615 -2513418.39556 23821008.00046 21698505.117 8 -5929840.37418 -4603030.14019 21698503.734 7 21698504.840 9 22107564.992 8 -7689892.08818 -5955858.01419 22107563.727 7 22107564.449 9 19376170.969 8 -23202552.54318 -17994530.67719 19376170.055 7 19376169.109 9 21420886.898 7 -11383419.48917 -8803731.83518 21420886.574 6 21420884.477 8
2.9.3.1.1 Descripción de los datos de Observación Perigeo.- posición dentro de la orbita del satélite, donde se encuentra el punto más
próximo al geocentro terrestre (foco).
Apogeo.- es la posición en la orbita del satélite del punto más lejano al geocentro (foco).
65
Línea de apsides.- es la línea que une el perigeo con el geocentro.
Línea Nodal.- línea que resulta de la intersección del plano orbital del satélite con el plano
ecuatorial celeste y el punto donde la orbita pasa del hemisferio sur al norte se llama nodo
ascendente.
La orbita kepleriana.- donde el eje X hacia el punto vernal, el eje Y hacia el eje de
rotación medio y eje Y ortogonal y derecho.
Observación.- los coeficientes del polinomio de corrección del reloj (SV bias, etc.), TOE
y el IODE sirve, para calcular las correcciones que se da el polinomio de tiempo del reloj
del satélite, es decir, sirve para corregir al reloj atómico del satélite respecto al tiempo
atómico GPS.
2.9.3.1.2 Elementos orbitales Keplerianos
Para detallar el movimiento de los satélites a lo largo de su orbita es necesario conocer las
tres leyes de Kepler para el movimiento de planetas. Donde para la orbita de un satélite se
necesitan 6 parámetros básicos los cuales se transmiten en los submensajes 2 y 3 de
NAVDATA, estos parámetros describen la posición del satélite en espacio y tiempo.
A.- Semieje mayor de la órbita (llamado también distancia promedio o media). En el caso
del archivo rinex lo que se transmite es la raíz cuadrada del semi eje mayor: Srqt (A).
e.- Excentricidad de la órbita. Es un parámetro adimensional que determina el grado de
achatamiento de la curva con respecto a una circunferencia. En un satélite artificial (en
órbita elíptica) la excentricidad tiene valores comprendidos entre el siguiente intervalo:
0<e<1.
.io.- Inclinación. Es el ángulo entre el plano de la órbita y el plano de referencia (ecuador
celeste), expresado en radianes.
OMEGA (Ω) .- Ascensión recta del nodo ascendente. Es el ángulo que se mide desde el
punto vernal (sitio imaginario de la bóveda celeste ubicado actualmente en la constelación
de Piscis en donde el Sol corta el ecuador celeste) medido sobre el ecuador celeste en el
sentido contrario de las agujas del reloj hasta la línea que contiene el nodo ascendente de la
órbita (sitio donde el satélite atraviesa el ecuador celeste de sur a norte), expresado en
grados.
66
ω.- Argumento de latitud del perigeo. Es el ángulo que comienza a medirse desde la línea
que contiene el nodo ascendente de la órbita medido sobre el plano del satélite hasta la
línea que contiene la dirección del perigeo. Usualmente está expresado en grados.
to .- Tiempo del paso por el perigeo. Es el instante dado (en año, mes, día, hora, minuto y
segundo) en el que el satélite se encuentra en el punto de la órbita más cercano a la
Tierra).
Por otro lado, la tercera ley de Kepler (cuadrado del periodo orbital es proporcional al cubo
de semieje mayor), nos permite conocer el movimiento medio del satélite, es decir la
velocidad angular media del satélite. Este movimiento medio es en una orbita perfecta, sin
embargo por efecto de las perturbaciones, la orbita del satélite es distinta y debe ser
corregida.
Sin embargo, las leyes de Kepler describen una orbita ideal, en realidad varias
Perturbaciones que afectan a los satélites GPS y estas son:
La Tierra no es una esfera perfecta y por lo mismo no tiene una distribución
homogénea de sus masas, lo que genera distorsiones en el geopotencial terrestre,
alterando los campos gravitacionales terrestres, para calcular estos efectos del
geopotencial, se usa coeficientes armónicos.
Atracción gravitacional Lunar
Impacto de fotones solares
Fricción atmosférica
67
Fuente: Adaptado de Mónico (2000)
Figura. 2.12. Parámetros de la Órbita GPS
2.9.3.2 Fichero de mensaje de navegación
El fichero de mensaje de navegación contiene información del satélite. En su cabecera, el
mensaje de navegación contiene información como la fecha de creación del fichero, el
nombre de la agencia, y otra información relevante. De igual forma como el fichero de
observación, el último registro en la sección de cabecera debe ser “END OF HEADER”.
La sección de cabecera puede contener información adicional como los parámetros del
modelo ionosférico. De la misma forma, los parámetros del almanaque relacionados con el
tiempo GPS y UTC y los leap seconds pueden opcionalmente ir incluidos en la sección del
mensaje de navegación.
El primer registro en la sección de datos contiene el número PRN del satélite, la etiqueta de
tiempo, y los parámetros del reloj del satélite (tendencia, desviación y la velocidad de
desviación). Los registros subsiguientes contienen información sobre la órbita de
transmisión del satélite, la salud del estado del satélite, la semana GPS, y otra información
relevante.
La tabla 2.12, presenta la estructura del archivo de navegación
68
Tabla 2.12 Archivo de Navegación Etiqueta de la cabecera (header)
Descripción
RINEX VERSION / TYPE Versión de RINEX. / Tipo de fichero “O” observación “N” Navegación Sistema de satélite: * G o vació: GPS. * R: GLONASS. * T: NWSS Transit. * M: Mixto.
PGM / RUN BY / DATE Programa que crea este fichero / Agencia que crea este fichero / Día de creación del fichero.
COMMENT comentario ION ALPHA Parámetros ionosféricas A0-A3 del almanaque. ION BETA Parámetros ionosféricas B0-B3 del almanaque DELTA-UTC: A0,A1,T,W Parámetros del almanaque para calcular el tiempo en
el sistema UTC: A0, A1 : Términos del polinomio. T : Tiempo de referencia para datos UTC. W : Número de la semana UTC de referencia.
LEAP SECONDS Salto de segundos entre épocas en segundos (Opcional)
END OF HEADER Final de la cabecera Observación de Datos Registro de Observación
Descripción
PRN / EPOCH / SV CLK Número PRN del satélite / Época (año mes día hora min. seg.) / • SV desviación del reloj del satélite [s]. • SV Deriva del reloj del satélite [s/s]. • SV Período de deriva [s/s 2].
TRANSMISION DE LA ORBITA 1
• IODE Edad de las efemérides (s). • Corrección Crs [m]. • Delta n : Diferencia media de movimiento [rad / s]. • MO :Anomalía media [rad].
TRANSMISION DE LA ORBITA 2
• Corrección Cuc (rad). • e: Excentricidad de la orbita del satélite. • Corrección Cus (rad). • Sqrt (A) Raíz cuadrada del semieje mayor (m1/2).
TRANSMISION DE LA ORBITA 3
• Toe: Tiempo de las efemérides (segundos de semana GPS).
• Corrección Cic (rad). • Ascensión recta del Nodo de longitud ascendente
(OMEGA) (rad). • Corrección Cis (rad).
TRANSMISION DE LA ORBITA 4
• .io: Inclinación (rad). • Corrección Crc (m). • Argumento del perigeo (rad). • Variación del nodo de longitud (OMEGA DOT) (rad / s) .
69
TRANSMISION DE LA ORBITA 5
• Variación del cambio de inclinación (IDOT) (rad / s) • Códigos en el canal L2. • Semana GPS. • Aviso de datos de código P en L2.
TRANSMISION DE LA ORBITA 6
• Precisión del satélite (m). • Salud del satélite (entrada MSB). • Retardo ionosférico (TGD) (s). • Edad de los datos del reloj (IODC)(s).
TRANSMISION DE LA ORBITA 7
• Tiempo de transmisión del mensaje (s de semana GPS). • De repuesto / sin información. • De repuesto / sin información. • De repuesto / sin información.
El ejemplo 3 muestra un archivo de navegación GPS en formato RINEX de la estación de monitoreo
continuo ubicado en la estación Cotopaxi, datos pertenecientes al día 27 de agosto del 2008. Ejemplo3.- Archivo de Navegación 27 de Agosto de 2008
2.10 NAVIGATION DATA G (GPS) RINEX VERSION / TYPE DAT2RINW 3.10 001 ESPE 29AUG08 19:32:21 PGM / RUN BY / DATE COMMENT .5588D-08 .1490D-07 -.5960D-07 -.1192D-06 ION ALPHA .7782D+05 .3277D+05 -.6554D+05 -.2621D+06 ION BETA -.372529029846D-08 -.266453525910D-14 503808 1494 DELTA-UTC: A0,A1,T,W 14 LEAP SECONDS END OF HEADER 9 08 8 27 10 0 0.0 .119740143418D-04 .181898940355D-11 .000000000000D+00 .170000000000D+02 -.588125000000D+02 .476912722472D-08 -.669539813318D+00 -.285729765892D-05 .201795848552D-01 .171363353729D-05 .515366061974D+04 .295200000000D+06 -.244006514549D-06 .131357615444D+01 .182539224625D-06 .972350266680D+00 .353687500000D+03 .143567821694D+01 -.882215319238D-08 -.163221084528D-09 .100000000000D+01 .149400000000D+04 .000000000000D+00
El ejemplo 4 muestra un archivo de navegación GLONASS en formato RINEX de la estación de
monitoreo continuo ubicado en la estación Cotopaxi, datos pertenecientes al día 10 de Diciembre del
2008.
70
Ejemplo4.- Archivo de Navegación GLONASS
2.10 GLONASS NAV DATA RINEX VERSION / TYPE convertToRinex 1.36 convertToRINEX OPR 12-ene-09 00:12 UTC PGM / RUN BY / DATE ----------------------------------------------------------- COMMENT 2008 12 10 0.315718352795D-06 CORR TO SYSTEM TIME 14 LEAP SECONDS END OF HEADER 22 08 12 10 23 45 0.0-0.175001099706D-03-0.181898940355D-11 0.863700000000D 0.899912353516D0.251694679260D 0.000000000000D 0.000000000000D -0.166495844727D 0.233824539185D 0.931322574615D-09-0.300000000000D -0.171395766602D0.238784885406D 0.279396772385D-08 0.000000000000D 24 08 12 10 23 45 0.0-0.592768192291D-04 0.000000000000D 0.863700000000D -0.652456005859D 0.141658782959D-01 0.279396772385D-08 0.000000000000D -0.184483569336D0.224775886536D 0.186264514923D-08 0.200000000000D 0.164201264648D0.251306915283D0.931322574615D-09 0.000000000000D 23 08 12 10 23 45 0.0-0.251406803727D-03 0.545696821064D-11 0.863700000000D 0.201912988281D0.188301086426D 0.186264514923D-08 0.000000000000D -0.254351079102D 0.967521667480D-01 0.186264514923D-08 0.300000000000D -0.799657714844D0.357307815552D 0.186264514923D-08 0.000000000000D 11 08 12 10 23 45 0.0-0.830823555589D-04-0.909494701773D-12 0.863700000000D 0.216021489258D 0.428008079529D 0.465661287308D-08 0.000000000000D -0.128417573242D0.407298088074D 0.000000000000D 0.000000000000D -0.411012353516D 0.352911186218D 0.465661287308D-08 0.000000000000D
2.9.3.2.1 Descripción de los datos de Navegación
El mensaje de navegación contiene los datos que necesita recibir el usuario para llevar a
cabo los cálculos y operaciones necesarios para la navegación, es decir, la determinación
de la posición y la velocidad de dicho usuario. Dicha información se transmite a 50 bps y
como se ha visto, se modula sobre las dos portadoras. Los datos que incluye el mensaje
son:
Información sobre sincronización de tiempos.
Estado de los satélites
Parámetros para calcular las correcciones al reloj.
Las efemérides (posición y velocidad) para el vehículo espacial.
Correcciones a la señal por retardos atmosféricos.
Almanaque de toda la constelación.
Mensajes especiales.
Mensajes para uso militar.
71
2.9.3.2.2 Transmisión de Efemérides (Broadcast Ephemeris):
En el archivo RINEX se descargan parámetros que describen la orbita kepleriana del
satélite y valores de corrección para simular una orbita perfecta.
Además, de los elemento Keplerianos, existen parámetros extra que sirven para modelar la
posición del satélite en su orbita normal. Y proporcionan parámetros de deriva y de
coeficientes armónicos. Y estos son:
Delta n.- Corrección para calcular el movimiento medio en (rad/s)
Omd – ODOT.- OMEGA DOT , variación de posición del nodo de longitud de la
ascensión recta del satélite.
MO.- anomalía media en el tiempo de referencia. Se trata de un ángulo que se recorre
uniformemente en tiempo de 0 a 360 grados durante una órbita del satélite, de forma que 0º
se corresponden con el perigeo y 180º con el apogeo
IDOT.- Variación del cambio de inclinación
Cus, Cuc.- corrección a los senos y cosenos para el argumento de latitud. (Corrección de
latitud).
Crs, Crc.- corrección a los senos y cosenos del radio orbital desde el geocentro.
Cis, Cic.- corrección a los senos y cosenos de la inclinación del plano orbital.
• to : época de referencia de la efemérides
• IODE : edición de datos de efemérides
Con estos valores y las correspondientes fórmulas para su empleo, puede calcularse la
posición de un SV en su plano orbital con una precisión cifrada en el orden de 40 m.
Toe.- o tiempo de referencia de las efemérides es el segundo GPS de referencia.
Corresponde a la tercera línea, primera columna.
72
2.9.3.2.3 Errores Atmosféricos ALPHA ION – BETA ION.- Los retrasos ionosfericos (ionospheric delay) son
eliminados casi totalmente usando dos frecuencias portadoras, mientras que usando una
frecuencia puede ser eliminada parcialmente utilizando el modelo de Klobuchar.
Este modelo presenta ocho parámetros que son transmitidos al enviar los datos desde el
satélite (Broadcast data), este polinomio es de sexto orden y sus coeficientes también son
dependientes de la hora del día y la latitud geomagnética del receptor. Este polinomio
resulta en un estimado del retraso vertical de la ionosfera, el cual es combinado con un
factor oblicuo que depende de la elevación del satélite, calculando el retraso ionosférico en
la línea satélite - receptor. Este valor final provee un estimado del 50% de seguridad, que
en representa desde 5m a 30m en la pseudo distancia, mientras que para los satélite más
bajos entre 3 a 5 m en latitudes medias altas.
En la troposfera por otro lado, el formato no envía coeficientes de modelo alguno, ya que
no existe, pero se estima que en la parte húmeda hay un retraso de 5cm y en la parte seca
hay un retraso de 1 cm.
2.9.3.2.4 Errores de Tiempo
Existen errores correspondientes al sistema espacial del GPS que son introducidos en la
solución de la posición, unos de estos errores son los de desfase del reloj del satélite y la
deriva del mismo, estos errores pueden ser modelados por un polimonio de segundo orden.
La causa de estos errores se halla en la manera que es monitoreado las efemérides y el reloj
del satélite.
2.9.3.3 Fichero meteorológico El fichero meteorológico contiene información de tiempo etiquetada como la temperatura
(en grados Celsius), la presión barométrica (en milibares), y la humedad (en porcentaje) en
el lugar de observación. El fichero meteorológico empieza con una sección de cabecera
conteniendo los tipos de observación (por ejemplo, presión), información relacionada a
sensores, la posición aproximada del sensor meteorológico, y otra información relacionada.
Como con los otros ficheros, el último registro en la cabecera debe ser “END OF
73
HEADER”. La sección de datos contiene etiquetas de tiempo (en tiempo GPS) seguido por
datos meteorológicos dispuestos en la misma secuencia como se especifica en la cabecera.
2.9.3.3.1 Descripción del fichero metereológico ETIQUETA DE CABECERA DESCRIPCION RINEX VERSION / TYPE - Formato y tipo de fichero ( “M” met.). PGM / RUN BY / DATE - Programa, agencia y día de creación. COMMENT - Comentario. MARKER NAME - Nombre de la estación. MARKER NUMBER - Número de la estación. # / TYPES OF OBS - Número y tipos de observación grabados. * PR: presión (mbar). * TD: temperatura seca ( ºcelsius). * HR: humedad relativa (%). SENSOR MOD/TYPE - Sensor de observación meteorológico: * Modelo. * Tipo. * Precisión. * Observable (PR, TD o HR). SENSOR POS XYZH - Posición aproximada del sensor. * XYZ geocent. (ITRF o WGS84). * H elipsoidal. * Tipo de observable (PR,TD,HR). END OF HEADER - Final de cabecera. OBS. RECORD - Epoca en tiempo GPS (año,mes,dia,hora,minuto y segundo). - Datos PR, TD y HR. Ejemplo: Archivos metereológico 01 de Abril de 2007 2 METEOROLOGICAL DATA RINEX VERSION XXRINEXM V9.9 AIUB 2-APR-97 00:10 PGM / RUN BY / DATE EJEMPLO DE FICHERO METEOROLOGICO COMMENT A 1000 MARKER NAME 3 PR TD HR # / TYPES OF OBS METEORO 234-655 0.2 PR SENSOR MOD / TYPE METEORO 234-655 0.2 TD SENSOR MOD / TYPE METEORO 234-655 3.0 HR SENSOR MOD / TYPE 3333.3 3333.3 3333.3 345.1223 SENSOR POS / XYZH END OF HEADER 97 4 1 0 0 15 988.0 15.2 88.0 97 4 1 0 0 30 988.2 15.4 88.0
74
CAPÍTULO III
LA IONÓSFERA
3. 1 CLIMA ESPACIAL “SPACE WEATHER”
3.1.1 Introducción
El Sol tiene gran importancia para la vida en la Tierra, pero muy pocos hemos recibido una
buena descripción de nuestra estrella y sus variaciones. El Sol es una estrella promedio,
similar a millones de otras en el Universo, se considera como una máquina de energía
prodigiosa, que produce alrededor de 3.8 x 1023 kiloWatts (o kiloJoules/seg), la fuente
básica de energía del Sol es la fusión nuclear, que utiliza las altas temperaturas y las
grandes densidades en su núcleo para fusionar el hidrógeno, produciendo energía y
creando helio como un sub-producto.
El Sol ha estado produciendo energía radiante y térmica por los pasados cuatrocientos o
quinientos millones de años. Tiene suficiente hidrógeno para continuar produciendo por
otro billón de años. Sin embargo, en diez o veinte mil millones de años la superficie del
Sol empezará a expandirse, cubriendo los planetas terrestres (incluyendo la Tierra),
tomando en cuenta estos antecedentes se establece que el Clima Espacial describe las
condiciones en el espacio que afectan la Tierra y sus sistemas tecnológicos, el cual es una
consecuencia de la conducta del Sol, la naturaleza del campo magnético de la Tierra y la
atmósfera así como nuestra ubicación en el sistema solar.
75
3.1.2 Características del Sol
3.1.2.1 Manchas Solares
Figura. 3.1. Manchas Solares
Fuente: www.swpa.noaa.gov
Las manchas solares son manchas obscuras en la superficie del Sol que contienen campos
magnéticos transitorios y concentrados. Ellas son las características visibles más
prominentes en el Sol, una mancha solar de tamaño promedio, puede ser tan grande como
la Tierra, las manchas solares se forman y desaparecen en periodos de días o semanas,
estas ocurren cuando aparecen campos magnéticos fuertes a través de la superficie solar y
permiten que esa área se refresque algo, de una temperatura de 6000 grados C a más o
menos 4200 grados C, ésta área aparecerá como una mancha obscura en contraste con el
resto del Sol. El área más obscura en el centro de la mancha solar se llama el umbra es allí
donde la fuerza del campo magnético es mayor, la parte menos obscura y estriada
alrededor del umbra se llama la penumbra. Las manchas solares rotan con la superficie
solar, demorando cerca de 27 días para completar una vuelta según es visto desde la Tierra
cerca del ecuador rotan a una velocidad mayor que las manchas cerca de los polos.
Durante los últimos 300 años, el promedio de manchas solares regularmente incrementa y
disminuye en un ciclo de 11 años. El Sol, como la Tierra, tiene estaciones pero su año es
igual a 11 años terrestres.
76
3.1.2.2 Huecos Coronales Los Huecos Coronales son una característica solar variable, que puede durar de meses a
años. Estos se ven como huecos grandes y obscuros cuando se observa el Sol en longitudes
de onda de rayos x, están arraigados en las células grandes de campos magnéticos
unipolares en la superficie del Sol cuyas líneas de campo se extienden bien lejos en el
sistema solar, estas líneas de campo abierto permiten una corriente continua de viento solar
de gran velocidad. Los huecos coronales tienen un ciclo de largo periodo, que no
corresponde exactamente con el ciclo de las manchas solares, los huecos tienden a ser más
numerosos en los años que siguen al máximo solar. En algunas etapas del ciclo solar, estos
huecos son continuamente visibles en los polos norte y sur del Sol.
3.1.2.3 Prominencias
Las prominencias solares son generalmente nubes quietas de material solar sostenidas
sobre la superficie solar por los campos magnéticos. La mayoría de las prominencias
entran en erupción en algún momento de su ciclo de vida, emanando gran cantidad de
material solar al espacio.
3.1.2.4 Destellos
Los destellos solares son intensas emanaciones temporales de energía desde observatorios
en la Tierra son vistos como zonas brillantes en el Sol en longitudes de onda ópticas y
como explosiones de ruido en longitudes de onda de radio, pueden durar de minutos a
horas. Los destellos son los eventos explosivos más grandes de nuestro sistema solar que
podrían equivaler a aproximadamente 40 billones de bombas atómicas del tamaño de la de
Hiroshima.
La fuente principal de energía para los destellos solares parece ser la ruptura y reconexión
de fuertes campos magnéticos, estos irradian a través de todo el espectro electromagnético,
desde rayos gamma a rayos x, hasta la luz visible y las grandes longitudes de ondas de
radio.
77
3.1.3 El Sol y la Tierra
La región entre el Sol y los planetas es conocida como medio interplanetario. Aunque
alguna vez se consideró un vacío perfecto, en realidad es una región turbulenta dominada
por el viento solar, que fluye a velocidades entre aproximadamente 250 a 1000 km por
segundo , otras características del viento solar (densidad, composición y la fuerza del
campo magnético, entre otras) varían de acuerdo a las condiciones cambiantes del Sol. El
efecto del viento solar puede ser visto en las colas de los cometas que siempre apuntan
alejándose del Sol.
El viento solar fluye alrededor de obstáculos tales como planetas, pero estos planetas con
sus propios campos magnéticos responden de una manera específica. El campo magnético
de la Tierra es muy similar al patrón que forman las limaduras de hierro alrededor de un
imán de barra. Bajo la influencia del viento solar, las líneas de estos campos magnéticos se
comprimen en la dirección del Sol y se estiran hacia la dirección del viento. Esto es lo crea
la magnetosfera, una compleja cavidad alrededor de la Tierra en forma de gota.
Los cinturones de radiación de Van Allen se encuentran en esta cavidad, así como la
ionosfera, una capa de la atmósfera alta donde se lleva a cabo la foto-ionización por los
rayos x solares y la radiación ultravioleta extrema crea electrones libres. El campo
magnético de la Tierra es sensible al viento solar, su velocidad, densidad y su campo
magnético, debido a que el viento solar varía con escalas de tiempo pequeñas, a veces en
sólo segundos, la interfase que separa el espacio interplanetario de la magnetosfera es muy
dinámica.
Normalmente a esta interfase se le llama la magnetopausa y se encuentra a una distancia
equivalente a más o menos el radio de la Tierra en la dirección al Sol. Sin embargo,
durante los episodios de gran velocidad o densidad de viento solar, la magetopausa puede
ser empujada hacia adentro hasta medir casi 6.6 radios de la Tierra.
78
3.1.4 Los Efectos Solares en la Tierra
Figura. 3.2. Auroras
Fuente: www.swpa.noaa.gov
Algunos de los efectos más importantes de las variaciones solares en la Tierra son las
auroras, los eventos de protones y las tormentas geomagnéticas.
3.1.4.1 Auroras
La aurora es una manifestación dinámica y visualmente delicada de las tormentas
geomagnéticas inducidas por el Sol. El viento solar energiza los electrones y los iones en la
magnetosfera. Estas partículas usualmente entra la alta de la atmósfera terrestre cerca de
las regiones polares, cuando las partículas chocan con las moléculas y átomos de la
delgada atmósfera alta, algunos empiezan a brillar en colores diferentes. Las auroras
comienzan entre los 60 y 80 grados de latitud, a medida que la tormenta se intensifica, las
auroras se extienden hacia el ecuador. Las auroras proveen un espectáculo maravilloso,
pero no son más que señales visibles de cambios atmosféricos que pueden ocasionar
grandes estragos en los sistemas tecnológicos.
3.1.4.2 Eventos de Protones Los protones energizados pueden alcanzar la Tierra dentro de los 30 minutos posteriores a
un destello solar importante. Durante este tipo de evento, la Tierra es bañada por partículas
solares energizadas (primordialmente protones) emanadas del lugar del destello. Algunas
de estas partículas se mueven en espiral por las líneas del campo magnético de la Tierra,
penetrando en las altas capas de la atmósfera donde se produce una ionización adicional y
pueden producir un aumento significativo en la cantidad de radiación ambiental.
79
3.1.4.3 Tormentas Geomagnéticas
De uno a cuatro días, de la ocurrencia de un destello o de una prominencia eruptiva, una
nube más lenta de materia y campo magnético solar llega a la Tierra, golpeando la
magnetosfera y resultando en una tormenta geomagnética. Estas tormentas son variaciones
extraordinarias del campo magnético en la superficie de la Tierra. Durante una tormenta
geomagnética, porciones de la energía del viento solar son transferidas a la magnetosfera,
provocando cambios súbitos en dirección e intensidad del campo magnético de la Tierra y
energizando lo población de partículas del mismo.
3.2 LA IONÓSFERA 3.2.1 Introducción
La atmósfera terrestre es una envoltura gaseosa alrededor del globo terráqueo. Desde el
punto de vista de propagación de las ondas de radio la atmósfera se divide en dos regiones
según su altura:
• TROPOSFERA
• IONOSFERA
Las dos regiones se distinguen entre sí por los cambios de temperatura que depende de la
altura a que se encuentra, por la composición química de sus gases, por su densidad y por
la concentración electrónica.
En el año 1901 Macorni realizó por primera vez una comunicación radiotelegráfica
transatlántica, la cual dio inicio a una serie de proyectos en los cuales se concretaba la
existencia de ondas electromagnéticas descritas anteriormente por Hertz y otros científicos.
Kennelly y Heaviside, estudian independientemente a detalle este tema e instan la
existencia de una capa ionizada en la parte superior de la atmósfera la cual sería causante
de la reflexión de las ondas electromagnéticas y así explican la posible razón de la
propagación de las señales a grandes distancias. Siguiendo con los estudios es Appleton y
Barnett que deciden realizar un experimento para conocer las medidas exactas de la
ionosfera, de esta manera logran determinar la altura de la capa ionizada, esta capa es
80
denominada eléctrica o E, a la cual por medio de nuevos estudios se la añade dos capas
inferior y superior nombradas D y F, respectivamente.
Figura. 3.3. Efectos de las ondas de radio
Fuente: www.swpa.noaa.gov
Para efectos de comunicación la no existencia de la ionosfera nos traería problemas muy
serios puesto que las ondas de radio viajan en línea recta (a) y sería imposible comunicarse
con puntos lejanos debido a la curvatura de la tierra, sin embargo la ionosfera actúa como
capa reflectora de estas ondas (b), asiendo posible la comunicación con los distintos
puntos. Motivo por la cual se conoce que las ondas de radio que son reflejadas por la
ionosfera tienen que ver con las oscilaciones del plasma, el cual tiene una frecuencia
natural de oscilación que depende únicamente de la densidad de electrones, es decir que
mientras mayor densidad electrónica tenga mayor frecuencia existirá.
Cuando una onda electromagnética atraviesa un plasma los electrones tienden a responder
a esta oscilación, pero las atracciones hacia los iones existentes impiden el acoplamiento
entre los electrones y la onda electromagnética, es por esto que si la frecuencia de la onda
electromagnética es mayor que la del plasma, la onda atravesará el plasma sin mayor
problema, pero si la frecuencia de la onda electromagnética es menor o igual que la del
plasma, parte de la onda será reflejada y parte será transmitida.
Entonces podemos definir a la Ionosfera como plasma exterior de la atmósfera, ionizada
debido a la fotoionización provocada por la radiación solar, la cual esta comprendida entre
los 55 km donde la concentración de electrones es lo suficientemente ideal para afectar la
81
propagación de las ondas hasta aproximadamente 600 km de altura puesto que desde ahí
empieza a bajar la concentración de electrones.
La atmósfera puede ser considerada, para la mayoría de propósitos prácticos, como un
conjunto de capas de gases, esférica y concéntrica a la tierra. La estructura de la atmósfera
terrestre esta relacionada con diversos parámetros (térmicos, químicos,
electromagnéticos), cuyos valores generalmente combinados pueden variar sensiblemente
en función de la hora, época del año, latitud, longitud y actividad solar.
Las capas mas bajas de la atmósfera terrestre comprendida entre la superficie tiene
aproximadamente, 50 Km., reciben el nombre de troposfera y constituyen una zona neutra
de la atmósfera y la propagación de señal depende principalmente del contenido de
vapor de agua, de la presión o temperatura de la capa atmosférica. En este caso la
refracción es independiente de la frecuencia de la señal transmitida, a través de ella,
cuando sea menor de 30 GHz (Leick, 1995).
La parte superior esta aproximadamente entre 50 Km. y 1000 Km., recibe el nombre de
ionosfera y esta formada por partículas libres cargadas o sea, por partículas ionizadas. En
esta capa, la propagación de la señal depende de la frecuencia.
En la figura 3.4, se observa una representación simplificada y clara, en condiciones
ideales, de la estructura de la atmósfera; incluyendo la denominación usual de las
diferentes capas, la variación de la presión y la temperatura depende de la altitud (Osorio,
1992).
82
.
Figura. 3.4 Representación Esquemática de la Atmósfera Terrestre en Condiciones Ideales
Fuente: Adaptado de Osorio (1992)
83
Después de la capa de ozono, encima de 50 Km., surgen las capas de partículas ionizadas,
resultantes de la acción de radiación solar, principalmente por la absorción de rayos
ultravioletas y rayos X, por las partículas neutras.
3.2.2 Estructura de la ionosfera
La radiación solar contiene suficiente energía, para las ondas electromagnéticas del sol de
corta longitud de onda causando apreciable fotoionización de la atmósfera terrestre con
grandes alturas originando una atmósfera superior con regiones parcialmente ionizadas ,
conocidas como ionosfera que varían desde aproximadamente 50 a 1000 Km. Todavía, las
partes ionizadas de la atmósfera se extienden por el espacio interplanetario y se mezclan
con el viento solar o como un plasma interplanetario con un decrecimiento de la densidad
de electrones.
Durante el día diversas capas o regiones ionosféricas son reconocidas. Se admite que la
ionosfera esta formada por tres regiones, la secuencia va en aumento de la altitud y la
concentración de iones llamadas D, E, y F (figura 3.5), cuyas divisiones no son tan
distintas. Cada región contiene , muchas veces diversas capas; por ejemplo: la región F,
para épocas de alta ionización , durante el día , la época seca se divide en dos o mas
regiones designadas de F1 y F2 (Webster, 1993) . Después de la concentración máxima de
electrones, que ocurre en la región F, la densidad de electrones decrece hasta fundirse
como el viento solar.
En la figura 3.5 se observa la representación de la distribución de las capas, de la
densidad de electrones a lo largo del día, también como tipos de ondas que se propagan en
la ionosfera (Ososrio, 1992).
84
Figura. 3.5 Representación Esquemática de la Ionosfera
Fuente: Adaptado de Osório (1992)
La región D , región más baja de la ionosfera , con altitud máxima de aproximadamente
85 Km., la concentración máxima de electrones ocurre próximo a la altitud de 80 Km. y
los electrones en el orden de 103 electrones / cm3 (el/cm3 ), esa región desaparece
durante la noche , debido a la falta de ionización y la recombinación de los electrones .
Ella es importante en la propagación de ondas porque actúa como una fuente absorbedora
de energía electromagnética de ondas de frecuencia media (MF), de frecuencia alta (HF) y
de frecuencia muy alta (VHF), refleja dos señales: la de frecuencia baja (LF) y de
frecuencia muy baja (VLF). (Davies, 1990). Debido a la alta densidad de gas se hace que
las colisiones de electrones sean muy altas. La noche cuando la concentración de
electrones es menos acentuada, la propagación de ondas no son perturbadas.
85
La región E, comprendida, aproximadamente entre las altitud de 85 y 140 Km., presenta
una concentración de electrones del orden de orden de 105 el/cm3. La densidad de
electrones es mayor cuando esta cerca al medio día local, el comportamiento es casi
simétrico a lo largo del día. Las variaciones de la densidad de electrones ocurren
próximos a las altitudes de 90 – 120 Km. O mayor, generando una fina capa de pocos
kilómetros de espesor, llamada esporádica de E y representada Es . Esas perturbaciones
son producidas por electrones energizados a partir de la magnetosfera, meteoros, y otros
diferentes fenómenos físicos.
En las latitudes medias, la ocurrencia es mayor durante el verano que el invierno (Johnson,
1965). Con respecto a la propagación de ondas, la esporádica Es refleja las ondas de radio
que tenga una frecuencia aproximadamente encima de los 100MHZ (Davies, 1990).
La región comprendida, aproximadamente entre las altitudes de 140 a 200 Km. designada
como F1 presenta una concentración de electrones variando de 2.5 x 105 el/cm3 a 4 x 105
el/cm3, por la ocurrencia de manchas solares mínimas y máximas, respectivamente. Por la
noche esa región desaparece (Johnson, 1965). La región F 2, comprendida a partir de los
200 Km. hasta aproximadamente los 1000 o 2000 Km. El límite inferior es determinado
por la distribución de concentración de electrones .El punto pico de la concentración de la
densidad máxima de electrones en esta región varia considerablemente durante el ciclo
de sombra solar. La concentración de electrones en esta región hace que la misma
presente una característica difusa. Ese fenómeno es llamado de Spread F y ocurre
principalmente en la noche, haciendo que la densidad de electrones varié provocando
pequeños problemas en las señales de radio. (Johnson, 1965). Las diversas regiones de la
ionosfera son descritas por sus propiedades, tales como la concentración de electrones,
alturas, etc. Cada región tiene su propia frecuencia critica, que representa la frecuencia
máxima, con incidencia vertical, que puede ser reflejada por la región, ignorando el efecto
del campo magnético de la Tierra ( Webster,1993 ) . Las señales de frecuencia muy altas
(VHF) son capaces de atravesar todas las capas de la ionosfera. Lo opuesto ocurre con las
señales de frecuencia baja (LF), media (MF) y alta (HF) como puede ser visto en la figura
3.5.
La cantidad de partículas ionizadas crece solo con la altitud hasta un valor máximo,
decreciendo después o permaneciendo constante hasta el inicio de la capa superior. Todas
las capas varían de altitud y de densidad, según los explosiones o manchas solares diarias,
anuales o periódicos (aproximadamente cada 11 años); tomando en cuenta que esas
86
variaciones no ocurren siempre en el mismo sentido para las diferentes capas (Picquenard,
1974).
Las propiedades de la ionosfera varían con las coordenadas geográficas o geomagnéticas,
con la hora local, la altitud, la época del año, ciclo de manchas solares, tempestades
geomagnéticas y hasta los mares y vientos de la termosfera (Osório, 1992)
La posición, hora local y época del año modifica el ángulo que el sol hace con el zenit del
lugar de observación; y la energía recibida por una superficie dada y proporcional al
coseno del ángulo zenital. Tomando en cuenta la influencia de la longitud, debido a la no
coincidencia de los polos geográficos con los magnéticos, son sensibles solamente las
capas ionosféricas más altas (Picquenard, 1974).
La ionosfera es un medio dispersivo. Por tanto el índice de refractividad depende de la
frecuencia de la señal que la atraviesa. Los responsables para la variación son los
electrones de la ionosfera.
3.2.3 Impacto de propagación
Las señales GPS, son el camino entre el satélite y la antena de la estación de rastreo, se
propagan a través de la atmósfera, atravesando capas de diferentes naturalezas y estados
variables. A esto se debe que sufren varios tipos de influencias, que pueden provocar
variaciones en la dirección de propagación, velocidad de propagación, en la polarización y
en la potencia de señal (Seeber, 1993).
Este medio de propagación comprende la troposfera y la ionosfera, con características bien
diferentes. Como ya se ha visto anteriormente, la troposfera para frecuencias bajo 30 GHz,
se comporta como un medio no dispersivo o sea la refracción es independiente de la
frecuencia de la señal transmitida, dependiendo apenas de las propiedades termodinámicas.
La ionosfera, como un medio dispersivo afecta a la modulación y a la fase de la portadora,
haciendo que sufra respectivamente un retardo de avance (Leick, 1995). El retardo referido
también se lo conoce como atraso ionosférico.
Los efectos de troposfera son normalmente reducidos por medio de técnicas de
procesamiento y determinados directamente por medio de modelos. Cuando no sea posible
evaluar la presión y la temperatura atmosférica a lo largo del curso de la señal, a través de
87
la capa neutra (Osorio,1992), pueden ser utilizados modelos disponibles que corrigen
entre el 92 % y 95 % de ese efecto.
Al contrario, el efecto de la ionosfera depende de la frecuencia y consecuentemente del
índice de refracción es proporcional a los TEC (Total Electrón Content, por sus siglas en
inglés), o sea el número de electrones presentes a lo largo del camino del satélite al
receptor.
El problema principal es que los TEC varían dependiendo del tiempo y espacio y esta en
función de la ionización solar, actividad magnética , ciclo de manchas solares, estación del
año, localización del usuario y dirección del rayo vector del satélite (Leick, 1995).
La variación del índice de refracción del valor unitario de las diferentes capas de la
ionosfera, hace que la velocidad de la fase portadora ( pV ) sufra un retardo, siendo λ la
longitud de la onda y f su frecuencia, la fv es dada por (Hofmann-Wellenhof ,1993):
pV =λ f (3.1)
Para un grupo de ondas, la propagación de energía esta definida con una velocidad de
grupo Vg . (Hofmann - Wellenhof ,1993):
Vg = λd
df− λ2, (3.2)
Y sufre un avance durante la propagación de la señal.
Diferenciando la ecuación (3.1) y sustituyendo en la ecuación (3.2), se obtiene una
expresión que relaciona la velocidad de grupo con la velocidad de fase descrita como
ecuación de Rayleigh:
Vg = fV - λ λd
dVp (3.3)
Los correspondientes índices de refracción para velocidades de fase ( pn ) y de grupo
( gn ), siendo c la velocidad de la luz y están dados como:
88
pp V
cn = (3.4)
Y
gn = gV
c , (3.5)
La ecuación modificada de Rayleigh relaciona ambos índices de refracción, por medio de
la expresión (Hofmann-Wellenhof ,1993):
gn = pn - λ λd
dnp (3.6)
O
gn = pn + f dfdnp (3.7)
Pues a partir de la relación c =λ f , derivando λ en relación a f , o viceversa se tiene que
(λ / dλ = - f / dp ), el índice de refracción de la fase de la ionosfera puede ser aproximado
por la serie (Seeber, 1993):
.
pn = 1 + 22
fc + 3
3
fc
+ 44
fc + ... , (3.8)
donde los coeficientes c2, c3 y c4 son independientes de la frecuencia, sin embargo por la
densidad de electrones (ne) dependen del estado de la ionósfera a lo largo de la trayectoria
de propagación de señal . Considerando solamente los efectos de primer orden la ecuación
(3.8), tenemos:
pn = 1 + 22
fc . (3.9)
A partir de la ecuación (3.7) se puede obtener el índice de refracción de la velocidad de
grupo ( gn ), mediante el reemplazo de la primera derivada obtenida de la ecuación 3.9, así:
89
pdn = 5
443
32 432
fc
fc
fc
−−− (3.10)
Por lo tanto:
5
443
32 432
fc
fc
fc
nn pg −−−= (3.11)
Sustituyendo 3.8 y truncando el término de primer orden, se tiene:
221
fc
ng −=
Se puede observar que el índice de refracción de fase y de grupo se diferencia solamente
en el signo del coeficiente c2. Este coeficiente depende de la densidad de electrones (ne) y
esta dado por (Hartmann y Leitinger, 1984):
c2 = -40,3 ne (3.12)
En unidades del sistema Internacional la medida de la constante 40,3 esta dada en
mHz2(el/m2)-1 y ne en el/m3 .
Así se tiene que:
pn = 1 - 2
3,40f
ne . (3.13)
Y
gn = 1 + 2
3,40f
ne (3.14)
La medida del código GPS tiene un retrazo y la fase portadora tiene un avance, el código
pseudoranges tiene una medida también a lo largo de la fase portadora del pseoudorango
de distancia geométrica entre el satélite y el receptor.
La medida del rango esta definida por:
∫= ndss (3.15)
Donde, la integral se extiende a lo largo del camino de la señal. La distancia geométrica
os , es medida a lo largo de la línea entre el satélite y el receptor, así:
90
∫= odss0 (3.16)
La diferencia entre la distancia medida y la distancia geométrica entre el satélite y el
receptor es llamada refracción ionosférica, y se la denota así:
∫ ∫−= ors dsndsI (3.17)
Escribiendo para refracción de la fase:
∫ ∫−+= ors dsds
fc
I )1( 22 (3.18)
Y para la refracción de grupo:
∫ ∫−−= ors dsds
fc
I )1( 22 (3.19)
Simplificando se obtiene la integración del primer término, para fase y grupo
respectivamente :
∫= ors ds
fc
I 22 ∫−= o
rs ds
fc
I 22 (3.20)
De donde se obtiene:
∫−= oers dsN
fI 2
3.40 , para fase y
∫= oers dsN
fI 2
3.40 , para grupo (3.21)
Definiendo el contenido total de electrones, tenemos:
∫= oedsNTEC (3.22)
Sustituyendo TEC en la ecuación 3.21, se obtiene para fase y grupo respectivamente:
TECf
I rs 2
3.40−=
91
TECf
I rs 2
3.40= (3.23)
En la expresión (3.22 los TEC están dados a lo largo de la dirección del satélite y
receptor, y la unidad que se utiliza para representar esta dada en electrones por metro
cuadrado (el/m2). Para cantidades de TEC en dirección vertical (CVTE), la refracción es
calculada a partir de las siguientes ecuaciones:
sfrI = -
´)cos(1
z 2
3,40f
VTEC (3.24)
y
sgrI =
´)cos(1
z 2
3,40f
VTEC (3.25)
Respectivamente para fase y código.
El valor de ( 'z ), es el que representa el ángulo zenital del camino de la señal, en relación
a un plano de altitud media ( mh ), y es obtenido de la siguiente expresión (Hofmann-
Wellenhof, 1993):
Sen( 'z ) = mm
m
hrr+
sen( z ) (3.26)
donde mr es el radio medio de la tierra (6371Km), mh representa la altura media de la
ionosfera que es 350Km (Klobuchar) y ( z ) es la distancia zenital al satélite.
La figura 3.6 indica lo descrito en la expresión (3.23).
92
Figura. 3.6 Geometría para el Atraso del Camino Ionosférica
Fuente: Adaptado de Hofmann-Wellenhof (1993)
La distribución espacial de los electrones e iones esta determinada por dos procesos,
denominados foto-químico que depende de la incidencia del sol, esto actúa en la
producción y composición de partículas ionizadas como el proceso de transporte, que
manda el movimiento de capas ionizadas en diferentes alturas (Seeber,1993).
Varios modelos han sido desarrollados, para estimar la densidad de electrones; pero es más
difícil encontrar uno que estime los TEC con precisión adecuada para los levantamientos
geodésicos de precisión. Por ejemplo el modelo de Klobuchar, ha sido usualmente aplicado
a medidas GPS (Klobuchar, 1987). Una mejor corrección es obtenida cuando el
coeficiente c2 (eq.3.8) es estimado a partir de observaciones simultaneas de señales
transmitidas por los satélites GPS en dos frecuencias.
De la expresión (3.13) o (3.14) se nota que las frecuencias más altas son las menos
afectadas por la ionosfera, pues el índice es proporcional al cuadrado de la frecuencia y
consecuentemente el tiempo de atraso o avance será menor. En la tabla 3.1 se muestra
como la ionosfera afecta a la propagación para diferentes frecuencias e indica el error
residual en vertical, cuando las medidas de doble frecuencia son disponibles (Hieber,
1983,Seeber, 1993).
93
Tabla. 3.1: Efecto del atraso de propagación, debido a la ionosfera sobre medidas con observaciones de una frecuencia y errores residuales
para observaciones de doble frecuencia Una frecuencia 400MHz 1600MHz 2000MHz 8000MHz Efecto medio 50m 3m 2m 0.12m 90% < 250m 15m 10m 0.6m Efecto máximo 500m 30m 20m 1.2m Doble frecuencia 150/400MHz 400/2000MHz 1227/1572MHz 2000/8000MHz Efecto medio 0.6m 0.9cm 0.3cm 0.04cm 90% < 10m 6.6cm 1.7cm 0.21cm Efecto máximo 36m 22cm 4.5cm 0.43cm
Fuente: Seeber (1993)
Debido a la aproximación en la obtención del índice de refracción, la corrección del error
sistemático debido a la ionosfera calculada por las expresiones (3.21) y (3.22) representa
solo el efecto de primer orden de la ionosfera , el cual puede ser modelado con datos
obtenidos con receptores GPS de doble frecuencia; el error remanente representa unos
pocos centímetros (Seeber,1993).
La tabla 3.2 presenta el error máximo en dirección vertical, que puede ser esperado para
las portadoras L1, L2 y para la combinación lineal libre de la ionosfera (Lo). Para
direcciones inclinadas, la influencia aumenta (Wubenna, 1991; Seeber, 1993).
Tabla. 3.2. Máximo efecto sistemático vertical, debido a la ionosfera
Frecuencia Efecto de 1º orden Efecto de 2º orden Efecto de3º orden (1/f2) (1/f3) (1/f4) L1 32.5m 0.036m 0.002m L2 53.5m 0.076m 0.007m Lo 0.0m 0.026m 0.006m
Fuente: Seeber (1993)
94
El valor de índice de refracción de la ionosfera, depende de la frecuencia de la señal,
también como en la troposfera, puede ser visto en la figura 3.7, a través del índice de
refractividad : N = (n – 1 ) 106 .
En la troposfera el índice (Nt) es positivo e independiente de la frecuencia, al contrario que
la ionosfera donde el índice (Ni) es negativo y depende de la frecuencia (Seeber,1993).
Figura. 3.7. Índice de Refractividad de la Ionosfera y Troposfera
Fuente: Adaptado de Seeber (1993)
Actualmente ha comenzado a funcionar una tercera frecuencia con los satélites de GPS del
Bloque IIF. El consejo nacional de investigaciones (Nacional Reserch Council – NRC), el
cual se proyecta al futuro de GPS, hace recomendaciones que deben ser tomadas, para la
autorización de uso de la frecuencia de la banda L (Hatch, 1996).
Además de esa nueva señal civil (C/A), deberá ser modulada la portadora L5, con una
frecuencia igual a 1176.45MHz. Una mejor permanencia en el posicionamiento será
conseguida por el usuario civil en L2 y con un tercero en L5. La disponibilidad de tres
códigos civiles tiene evidentes ventajas para la corrección de la ionosfera, después de la
resolución de la ambigüedad a nivel centimétrico (Spilker, 1999).
95
Además de los beneficios de la reducción del efecto de la ionosfera en posicionamiento y
navegación con GPS, se tendrá posibilidades de obtener precisiones centimétricas en
levantamientos cinemáticos.
3.2.4 Causas de variación de los VTEC
La densidad de electrones, es la que describe el estado de la ionosfera, en función del flujo
de ionización solar, actividad magnética, manchas solares, estaciones del año, ubicación
del usuario y la afectación por variaciones temporales, espaciales y anómalas.
3.2.4.1 Variaciones temporales Las variaciones temporales, que comprenden las variaciones diurnas y de ciclos de largos
períodos, serán presentadas de forma resumida con el objetivo de mostrar los cambios en
la concentración de la densidad de electrones de la ionosfera.
Las variaciones diurnas son provocadas por cambios que ocurren en ciertas regiones de
la ionosfera, que desaparecen en la noche debido a la recombinación y unión de
electrones e iones. En la región D (fig.3.5), la concentración de electrones decrece y
desaparece en la noche (Seeber,1993; Davies,1990). En la noche todos los vestigios de la
capa E desaparecen por el sol, excepto para una ionización residual y aparecen
inmediatamente al nacer. La capa F1 también desaparece en la noche, en cuanto a la
cantidad de electrones de la capa F2 es reducida, alcanzando el valor mas bajo en la
madrugada, aumentando rápidamente con el nacer del sol. El principal factor para que
ocurra la variación diurna, es la iluminación del sol. A lo largo del día, los TEC para una
localización, depende de la hora local, y la densidad máxima es alcanzada entre las 12:00
y 16:00 horas locales (Webster, 1993).
Los cambios son provocados por variaciones de densidades de electrones que ocurren
debido a las estaciones del año, principalmente por el movimiento del ángulo zenital del
sol e intensidades de flujo de ionización. La radiación que afecta a la tierra y a su
atmósfera es mas directa en el verano que en el invierno, causando así una mas baja razón
de absorción, que hace que ocurra un aumento de ionización (Webster, 1993).
En el invierno en un mismo hemisferio la capa F1 desaparece durante el día y la capa E es
reducida. La capa F2 tiene una conducta contraria a las demás capas durante el día. En el
96
período de invierno se presenta un aumento en el número de electrones debido a los
movimientos proporcionados por los elementos gaseosos y moléculas presentes entre las
estaciones. Ese fenómeno, que representa una anomalía, es más evidente en latitudes
medias y en la región polar.
La variación a lo largo del período , con un ciclo de aproximadamente 11años , mas
conocido como variación del ciclo solar y esto esta asociada a las manchas solares, las
cuales podemos calcular por medio de el Número de Wolf.
El último punto máximo del ciclo fue en el 2001. En las capas más altas, ocurre un mayor
aumento en la densidad de electrones.
Las manchas solares son regiones mas frías y obscuras que aparecen en la superficie de el
sol , originadas por intensos campos magnéticos, que inhiben el flujo de energía
proveniente de capas internas y aprisionan los gases de la atmósfera solar, todo esto
forma regiones activas donde ocurre explosiones solares (INPE,1997).
3.2.4.2 Influencia de la variación de la radiación solar En la figura 3.8 se observa en su totalidad el ciclo 23 y el inicio del ciclo 24 en el cual nos
encontramos en este momento.
Figura. 3.8 Ciclo Solar Nº 24
Fuente: www.AstroRED.org La influencia de la variación de la radiación solar depende de la cantidad de emisión de
rayos ultravioletas emitidos por el sol, esto provoca un efecto a nivel de ionización de la
atmósfera terrestre con períodos que varían de minutos a semanas (Webster, 1993).
97
Existen tres tipos de fenómenos los cuales están asociados a esa variación, y son los
siguientes:
El primero de estos esta asociado a las explosiones solares que son fenómenos
localizados y designados por un súbito disturbio ionosférico, provocado por un rápido
aumento de energía en la superficie de el sol y emitida en forma de rayos X y
ultravioletas.
Ese evento tiene corta duración que varia de algunos minutos a una hora y esta asociado
con el aumento de la ionización durante el día en la región baja D, que a su vez provoca
una fuerte atenuación a las señales de radio. Las regiones E y F no son afectadas por este
disturbio.
El segundo tipo de variación de radiación solar esta asociado a los huecos de la corona,
que son la fuente de corriente del viento solar de altas velocidades más comunes en el
período de bajada de la actividad solar y causan las tempestades ionosféricas. Cuando
ocurre ese fenómeno, las partículas que están siendo emitidas del sol por el viento solar
sufren una aceleración, aumentando considerablemente su velocidad y juntamente con la
rotación del sol, afectan la forma espiral en que la tierra esta sumergida.
El tercer efecto esta relacionado con las manchas solares. Esas son regiones oscuras que
aparecen en la superficie del sol y pueden durar algunos días y semanas. Esas manchas son
rodeadas por regiones más brillantes, designadas de placas, que emiten un nivel más alto
de rayos ultravioleta.
3.2.4.3 Efectos de la latitud, longitud y del campo magnético de la tierra
La estructura global de la ionosfera no es homogénea, ella cambia con la latitud debido a
la variación del ángulo zenital del sol, que influye directamente en el nivel de radiación.
Por ejemplo las regiones ecuatoriales son características por un alto nivel de densidad de
electrones. Ya las regiones de latitudes medias son consideras relativamente libres de
anomalías ionosféricas en cuanto a las regiones polares no son muy previsibles (Webster,
1993). La influencia de la longitud, debido a la no coincidencia de los polos geográficos y
magnéticos se pronuncian solamente en las regiones más altas (región F2)
(Picquenard,1974).
El campo magnético de la tierra, se comporta como el campo magnético de un dipolo,
colocado al centro de la tierra e inclinado aproximadamente 11.5 grados en relación al eje
98
de rotación y que no pasa exactamente por su centro (Kirchoff, 1991). El campo
magnético en torno a la tierra forma las líneas de fuerza geomagnéticas, más potentes en
los polos, que en el ecuador, provocando movimientos de las partículas cargadas de
atmósfera las cuales giran en torno de ella y esa razón depende de la intensidad del
campo, masa y carga de las partículas.
3.2.4.4 Otras condiciones anómalas
En la región ecuatorial la densidad de electrones de la ionosfera es influenciada por el alto
nivel de radiación solar y por los campos magnéticos y eléctricos de la Tierra; esto hace
que los electrones se muevan a lo largo de las líneas de fuerza horizontales del campo
geomagnético para lo largo del ecuador. Esa anomalía es llamada efecto fuente (Webster,
1993), tiene origen en la región F, con latitud geomagnética entre 10 y 20 grados, causando
alta concentración de electrones en los dos lados del ecuador geomagnético y llamada
anomalía ecuatorial.
En la ionosfera en las regiones polares varia espacialmente, y la mayor causa de esto son
las líneas de fuerza del campo geomagnético son casi verticales.
Debido a este efecto los vientos y explosiones solares hacen que ocurran cambios en la
conducta de las partículas cargadas que pueden ionizar los gases neutros de la atmósfera,
este proceso es conocido como ionización por colisión. Los grados de colisión dependen
de la posición del sol y las condiciones de radiación del mismo.
En torno a los polos magnéticos se forma un ovalo auroral, debido a la interacción de
partículas cargadas con la atmósfera, cuya extensión es afectada directamente por el viento
solar. Durante épocas de tranquila actividad solar, los óvalos están centradas alrededor de
20 grados del polo geomagnético, y en épocas de alta actividad se extienden en dirección
del ecuador (Webster, 1993).
Después de esas condiciones anómalas, la manifestación ionosférica de ondas en la
atmósfera neutra, tiene características periódicas con duración de 10 minutos, llamadas
perturbaciones ionosféricas en movimiento (Traveling Ionospheric Disturbances – TID)
(Klobuchar, 1991).
Las irregularidades entre la ionosfera y la tierra también pueden producir variaciones de
cortos períodos de señales trans-ionosféricos, provocadas por rápidas fluctuaciones en la
fase y amplitud debida a los efectos de refracción que causan un enfranquecimiento de la
señal recibida por los GPS haciendo que ocurra pérdida de señal.
99
Las cintilaciones pueden causar pérdidas de señal (Seeber,1993). La pérdida de señal esta
también relacionada con el sistema de recepción del receptor GPS (antena/amplificador) y
la técnica de procesamiento de la señal.
3.2.5 Mecanismos desionización
La ionización consiste esencialmente en que los átomos pierden o ganan uno o varios
electrones debido alguna acción exterior y como resultado brotan iones positivos o
negativos y electrones libres. En el caso de la ionosfera la fuerza exterior que lo ocasiona
es el Sol ya que produce la potente radiación de rayos ultravioletas y rayos X capaz de
realizar la ionización.
Cuando ha tenido lugar este proceso, los iones y los electrones libres que se han formado
chocan y se recombinan entre sí consecutivamente; un ión positivo tiende a estabilizar su
estructura recobrando el electrón o electrones que le faltan, pero el proceso de ionización y
desionizacón se mantiene de forma continua debido a que las radiaciones siguen llegando a
la ionosfera. Se puede considerar que la ionización no es constante ni igual en todos los
puntos de la ionosfera, influyen sobre ella la rotación de la Tierra, la formación de
manchas solares, las erupciones solares y principalmente la cantidad de radiación que llega
en el día o en la noche. Cuando la fuerza exterior que provoca la ionización desaparece, en
este caso el sol, se produce la desionización, es decir, la recombinación de los iones
formando de nuevo los átomos neutros. En la noche el proceso de desionización es más
lento ya que es necesario que los iones choquen unos entre otros y esto no ocurre muy
frecuentemente por lo que después de la puesta del Sol las capas superiores de la
atmósfera mantienen la ionización durante un tiempo prolongado.
3.3 MODELOS IONOSFÉRICOS
El cálculo de la Corrección Ionosférica a partir de medidas realizadas con receptores
GNSS de doble frecuencia es la principal técnica para corregir el efecto de la refracción
ionosférica ya que se basada en medidas de la pseudodistancia de la fase portadora,
obtenidas por receptores de doble frecuencia proporcionando precisión comparados con
los patrones geodésicos (Newby, 1990).
100
3.3.1 Corrección Ionosférica a partir de medidas de Pseudodistancia
La derivación de los modelos, tanto del error debido al sincronismo del reloj del satélite y
del receptor, o del error debido a las efemérides dados por la refracción troposférica no
serán considerados. Una vez que esos efectos contaminan cada una de las medidas
efectuadas en ambas frecuencias de la misma manera, no están comprometidas, por lo
tanto el método habrá un método que diferenciará entre esas medidas, haciendo que sean
eliminados (Georgiadiou, 1994).
Las ecuaciones simplificadas para las pseudodistancias, en ambas frecuencias ( 21 yff )
están dadas por:
,11111 ppsp
sr
sr
sr RSIP ερ ++++= 3.27
,22222 ppsp
sr
sr
sr RSIP ερ ++++= 3.28
El atraso ionosférico ( 2,1; =iI sir ) es proporcional a la primera aproximación de los TEC, a
lo largo del camino de la señal e inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia
if ; es decir:
2
*3,40
i
rs f
TECI = , determinada en la ecuación 3.23
3.3.2 Modelo para calcular la corrección de Refracción Ionosférica
Muchos autores han realizado estudios acerca de los TEC presentes en la ionósfera,
considerando las diferentes tendencias de los instrumentos, a partir de observaciones
obtenidas con doble frecuencia, y utilizando una o varias estaciones GPS. A continuación
se menciona el estudio realizado por dos importantes autores, Landy y Roth (1988), los
cuales basaron sus estudios, a partir de datos de una estación GPS, recolectados durante la
noche. Otros autores también han utilizado el mismo procedimiento, los cuales presentan
los TEC vertical, por medio de un polinomio. Wilson, 1992 cita a Sardon, 1994, que
101
modelan los TEC Vertical, por medio de armónicos esféricos, utilizando datos de
receptores GPS, recolectados durante las 24 horas, en una red global,
Georgiadiou (1994), por el contrario de los autores mencionados anteriormente, modela
directamente el atraso vertical, debido a la ionósfera, en la portadora )( 11vIL , a partir de
una serie, en un experimento, tal serie se mostró adecuadamente para presentar el
comportamiento diario del atraso vertical.
El modelo desarrollado por Georgiadiou (1994), de escala regional, probado con datos
GPS para un área cubierta por el Sistema Activo de Referencia GPS (AGRS) de Holanda,
es modificado por el modelo desarrollado, originalmente por Georgiadiou y Kleusberg, en
el año 1988, para calcular el atraso ionosférica a lo largo del camino del satélite/receptor.
)´cos(1
1 s
vsr z
II = 3.27
Donde:
sz´ representa el ángulo zenital del satélite ( s ), en el punto ionosférica IP, como podemos
observar en la figura 3.6.
Cuando se utilizan pseudodistancias para modelar el atraso ionosférica, tiene que ser un
total de 15 incógnitas, donde las incógnitas representan los coeficientes de la serie
),.....,( 1521 aaa y además son coeficientes de sC , con un número total de satélites
observados. Un sistema de ecuaciones de todos los satélites observados, en un número de
épocas suficientes, permite estimar los coeficientes del modelo, utilizando un método de
ajuste por Mínimos Cuadrados (Georgiadiou, 1994).
102
CAPITULO IV
METODOLOGIA
4.1 ANTECEDENTES
Previo a la realización de la investigación, se ejecutó un estudio con la finalidad de
familiarizarse con la obtención de datos así como procesamiento de los mismos, para esto
se tomó los datos provenientes de la Estación de monitoreo continuo denominada Glps
perteneciente a la Red IGS (Internacional GPS Service), ubicada en las Islas Galápagos,
Isla San Cristóbal, Puerto Ayora, con referencia el año 2006, en el cual se presentó una
actividad solar baja, los datos se encuentran el la página oficial de la SOPAC
(www.sopac.ucsd.edu.com) el cual usa formato Hatanaka para descomprimir a rinex. Los
archivo de medición se encuentran doblemente comprimidos, para su utilización primero
se utilizó WinZip o similar y luego con Hatanaka.
Los archivos zip bajados de la página oficial de la SOPAC contiene dos sub-archivos uno
con extensión “d” y otro “n”, datos de medición y datos de navegación respectivamente,
que son los necesarios para cualquier procesamiento. Los datos de medición tienen el
siguiente formato “nombredíagps.añod” (ejemplo: glps001.06d para el 1 de enero del año
2006) y se encuentran comprimidos en formato hatanaka. Mientras que los datos de
navegación tienen un formato similar (ejemplo: glps001.n para el 1 de enero del año 2006)
quedando listo para ser utilizado con sólo descomprimir el archivo zip.
Una vez descomprimido el archivo zip, es necesaria la descompresión hatanaka, para ello
se debe bajar el programa crx2rnx.exe desde la página oficial de la SOPAC, el cual nos
ayuda en la descompresión. Existen dos formas de descomprimir este archivo a RINEX:
103
• Desde Windows
1) En el mismo directorio deben copiarse el programa de descompresión crx2rnx.exe y el
archivo con los datos de medición (d).
2) Con el mouse arrastrar al archivo “d” hacia el programa de descompresión crx2rnx.exe.
Automáticamente se abre una ventana de DOS y el archivo queda descomprimido en
formato RINEX (extención “o”), posteriormente la ventana se cierra sola.
3) Este archivo es creado en un directorio distinto y se debe buscar con el buscador de
window.
• Desde DOS
1) En el mismo directorio debe copiarse el programa de descompresión crx2rnx.exe y el
archivo con los datos de medición (d).
2) Abrir desde el inicio de la ventana DOS.
3) Desde la ventana DOS, ir al directorio donde se encuentran los archivos a descomprimir.
4) Ejecutar el programa “crx2rnx.exe” de la siguiente manera:
crx2rnx.exe (espacio) “nombre del archivo y extensión” y presione ENTER
Ejemplo: crx2rnx.exe 1267351.08d
En el mismo directorio le genera el archivo RINEX correspondiente.
Ejemplo: "1267351.08", donde:
1267 Serie de la antena
351 día Gps, tomado desde el calendario GPS 2008 (ver Anexo 4)
08 año
104
4.2 PROCESAMIENTO DE DATOS
Obtenidos los archivos RINEX de observación (ejemplo 4.2.1), se procede al
procesamiento de datos, para lo cual se identificara las falsas distancias con las cuales se
calcula los TEC, y posteriormente el efecto ionosférico (ecuación 3.23).
Ejemplo 4.2.1- Formato RINEX 2.1 de la EMC, Estación Cotopaxi 2.10 OBSERVATION DATA G (GPS) RINEX VERSION / TYPE DAT2RINW 3.10 001 ESPE 08OCT08 12:18:37 PGM / RUN BY / DATE ESPE ESPE OBSERVER / AGENCY 4747K11267 TRIMBLE NETR5 Nav 3.32 Sig 0.00 REC # / TYPE / VERS TRM41249.00 ANT # / TYPE ----------------------------------------------------------- COMMENT Offset from BOTTOM OF ANTENNA to PHASE CENTER is 53.3 mm COMMENT ----------------------------------------------------------- COMMENT ESTACION_COTOPAX MARKER NAME 255 MARKER NUMBER 1263695.3153 -6254984.8406 -68886.4996 APPROX POSITION XYZ 1.0533 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/N *** Above antenna height is from mark to PHASE CENTER. COMMENT ----------------------------------------------------------- COMMENT Note: The above height is to the antenna phase center. COMMENT The RINEX specification calls for this to be the COMMENT height from the bottom surface of the antenna mount COMMENT to the survey mark. COMMENT Note: The above offsets are CORRECTED. COMMENT Raw Offsets: H= 1.0000 E= 0.0000 N= 0.0000 COMMENT ----------------------------------------------------------- COMMENT 1 1 0 WAVELENGTH FACT L1/2 6 L1 C1 L2 C2 P2 D1 # / TYPES OF OBSERV 15.000 INTERVAL 2008 9 11 0 0 0.0000000 TIME OF FIRST OBS 2008 9 11 23 59 45.0000000 TIME OF LAST OBS 0 RCV CLOCK OFFS APPL 29 # OF SATELLITES
08 9 11 0 0 0.0000000 0 8 2 4 8 10 13 17 27 28 -12460107.39707 22385720.34407 -9703703.37448 0.00000 22385716.95748 0.00000 -18385580.08107 21393330.65607 -14233445.17248 0.00000 21393329.70748
105
0.00000 -11529989.82406 22520919.11706 -8964208.34147 0.00000 22520917.43447 0.00000 -6484483.43506 23527207.11706 -5032587.28947 0.00000 23527205.73447 0.00000 866826.66105 24638669.94505 696778.48945 0.00000 24638667.69145 0.00000 -7283194.89906 23383612.49206 -5669744.62609 23383609.88309 0.00000 0.00000 -8259490.53105 23656164.03905 -6402921.73946 0.00000 23656162.42246 0.00000 -23869578.29307 20376744.48407 -18591590.55149 0.00000 20376741.27349 0.00000 08 9 11 0 10 0.0000000 0 8 2 4 8 10 13 17 27 28 -12559012.57407 22366898.58607 -9780770.82048 0.00000 22366894.06348 164.84200 -17380272.10507 21584633.96907 -13450087.86248 0.00000 21584632.37948 -1675.51300 -9799144.87106 22850287.50006 -7615497.29247 0.00000 22850286.10247 -2884.74200 -8550909.74206 23133979.15606 -6642788.42147 0.00000 23133977.27047 3444.04400 784279.34204 24622961.50804 632456.63246 0.00000 24622959.39546 137.57900 -7762453.61907 23292411.07007 -6043191.71809 23292408.86709 0.00000
4.2.1 Obtención de las falsas distancias vía RINEX
Mediante los archivos Rinex obtenidos, se establece el tipo de observables como lo
mencionamos a continuación:
Tipos de Observables
6 L1 C1 L2 C2 P2 D1 # / TYPES OF OBSERVABLES
Donde se muestra 6 tipos de observables, descritos anteriormente en la tabla 2.11 (Capítulo
II)
L1 C1 L2 C2 P2 D1
106
4.2.2 Cálculos de los TEC
Para realizar los cálculos, ya establecidas las pseudodistancias, se procede a utilizar la
fórmula determinada por Zhizhao Liu-Yang Gao (2004):
TEC = )(3.40)(
21
22
212
22
1
ffRRff
−− (4.1)
Reemplazando en la expresión 4.1 las frecuencias f1, f2 tenemos como resultado la
siguiente expresión:
CTE= -9.52e16 (R1 – R2) (4.2)
Donde
f1 y f2 Frecuencias de L1 y L2 respectivamente
R1 y R2 Pseudodistancias de L1 y L2 respectivamente
Después de calcular los TEC (Contenido Total de Electrones), se calcula los VTEC
(Contenido Vertical Total de Electrones), para lo cual se utiliza la siguiente fórmula:
VTEC= TEC * cos (z’) (4.3)
Donde:
(z’) : Es el ángulo zenital desde el plano de la altura media de la ionosfera, descrito en la
sección 3.2.2, figura 3.6
Para calcular z’ se utiliza la expresión 3.26, y se obtiene los siguientes resultados
mostrados en la tabla 4.1.1
107
Tabla. 4.1.- Valores calculados de (z') (z) º (z´) º 90 71.428044 85 70.789707 80 68.990871 75 66.294595 70 62.968599 65 59.216943 60 55.177660 55 50.940701 50 46.564784 45 42.088971 40 37.539922 35 32.936356 30 28.291801 25 23.616329 20 18.917674 15 14.201980 10 9.474309 5 4.739010
En esta investigación se dio valores al ángulo (z), cuya variación toma los valores de 90º
hasta 5º, disminuyendo de 5º.
A continuación se calcula el Retraso Ionosférico (I), para lo cual se utiliza la expresión
3.23.
4.3 IMPLANTACIÓN DEL RECEPTOR GNSS
La Estación de Monitoreo Continuo (EMC) se estableció en el Centro de Investigaciones
Espaciales “CIE”, el cual se encuentra ubicado en la Estación Cotopaxi (figura 4.1)
localizada a 55 Km. de la ciudad de Quito, en la provincia de Cotopaxi, cantón Latacunga,
parroquia Pastocalle, (foto 4.1) en las instalaciones de la zona de reserva natural
denominada Parque Nacional Cotopaxi. El cual se encuentra en las siguientes coordenadas
0°37'21.53155'' de latitud Sur y 78°34'41.75796'' de longitud Oeste, a una altitud de
3598.289 m. sobre el nivel del mar.
108
Figura. 4.1.- Ubicación de la Estación de Monitoreo Continuo (EMC)
Foto. 4.1. Centro de Investigaciones Científicas
Para la implantación de la EMC es necesario conocer con anticipación ciertos parámetros,
y cumplir algunas especificaciones, como por ejemplo:
• Cumplir con los parámetros establecidos por SIRGAS, para el establecimiento de
una estación de monitoreo continuo (Anexo1)
• Tener establecido el norte geográfico.
• Construir una base de cemento en la cual se empotró un trípode de acero inoxidable
(foto 4.2.), en el cual se ubicó en la EMC.
109
Foto 4.2. Trípode de acero inoxidable
• En el trípode colocado se inserta la antena GNSS. (foto 4.3)
Foto 4.3. Antena GNSS
• A la antena se le conectará además el cable respectivo para la conexión con el
receptor.(fotos 4.4, 4.5)
Foto 4.4, 4.5. Antena con el cable respectivo para conexión
110
• El receptor será ubicado dentro de las instalaciones del CIE, en la oficina de
procesamiento de datos. (foto 4.6)
Foto 4.2.6. Receptor
Fuente: www.trimble.com
4.4 PUESTA EN FUNCIONAMIENTO PARA RECEPCIÓN DE LA SEÑAL
Ya implantada la Estación de Monitoreo Continuo se procede a considerar los siguientes
pasos:
• Configuración del receptor, parte delantera (foto 4.7)
Foto 4.7. Receptor, parte delantera
Fuente: www.trimble.com
111
1. Botón de encendido
2. Usar para configurar el receptor
3. Pantalla de operación
4. Localización de Bluetooh
• Configuración del receptor, parte posterior (foto 4.8)
Foto 4.8. Receptor, parte posterior
Fuente: www.trimble.com
1. Conexión a la antena GPS
2. Regularización externa
3. Conexión a red, UBS, cable de poder.
4. Conexión al cable del receptor
A continuación configuramos el receptor tomando en consideración los aspectos mostrados
en la tabla 4.3:
112
Tabla. 4.2.- Actividades de configuración
ACTIVIDAD Posición Nombre de la base Latitud, longitud y altura Precisión de la posición actual del punto Tipo de antena Tipo de altura Precisión horizontal Precisión vertical Tipo y versión del receptor Número y serie del receptor
4.5 RECOLECCIÓN DE DATOS
Para la investigación se ha configurado al receptor, de tal manera que se obtenga
observaciones de las 24 horas del día, almacenando archivos diarios, con intervalos de 15
segundos, puesto que el estudio se lo realizó cada dos horas.
Se toma los archivos creados durante cuatro meses: Septiembre, Octubre, Noviembre y
Diciembre, previo a esto se realizó dos meses de pruebas, con archivos creados durante los
meses de Julio y Agosto.
4.6 PROCESAMIENTO DE DATOS GPS
La técnica para el procesamiento fue la siguiente:
- Analizar la integridad de los archivos diarios (24 horas)
- Definir los meses a trabajar
o Meses de Prueba
Julio
Agosto
o Meses de Estudio
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
113
- Conversión de los archivos de código binario a formato RINEX 2.1, mediante un
convertidor de RINEX, establecido por Trimble Geomatics Office (TGO).
- Obtenidos los archivos RINEX, se considera los aspectos ya establecidos en: 4.1.5
y 4.1.6.
4.7 PROCESAMIENTO DE DATOS GLONASS
Para el procesamiento de datos GLONASS se considero:
- Definir meses de recolección de datos
o Meses de Estudio
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
- Conversión de los archivos de código binario a formato RINEX 2.1, mediante un
convertidor de RINEX, establecido por Trimble Business Center (TBC), este
convertidor se encuentra en: la página oficial de Trimble Home, Trimble Rinex y se
denomina Convert to RINEX Utility, ver 1.0.1.36, posteriormente se obtiene los
archivos RINEX MIXED, los cuales lee datos GPS y GLONASS en el mismo
archivo de observación.
- Obtenidos los archivos RINEX GLONASS de observación, se considera los
aspectos ya establecidos en: 4.1.5 y 4.1.6.
4.8 COORDENADAS CIE
La monografía con las coordenadas del Centro de Investigación Científica la encontramos
en el Anexo 2. Para la obtención de las coordenadas pertenecientes al CIE se elaboró de la
siguiente manera:
Ubicamos una base establecida por el IGM (Instituto Geográfico Militar), denominada
GYEC, esta base se encuentra en Guayaquil la cual pertenece a la red SIRGAS con época
de referencia 2008.7 (2008-10-01).
114
Una vez establecida la base procedemos a procesar con el Rinex de observación del CIE
del dia gps 276 (2008-10-02) encontrando nuestras coordenadas referidas a la época
2008.7, siendo:
m289.3598hO''75796.41'34º78
S''53155.21'37º0
elip ===
λφ
Ahora establecemos las coordenadas referidas a la época 1995.4, siendo:
m165.3598hO''77359.41'34º78
S''52817.21'37º0
elip ===
λφ
4.9 TRANSFORMACIÓN DE LOS PARÁMETROS GLONASS
Una vez establecido los parámetros GLONASS por el laboratorio Lincoln de
Massachusetts, procedemos a obtener los datos de la posición de los satélites GLONASS
por nueve días para relacionarlos con los parámetros determinados.
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡−
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
−−
+⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡=
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡−
−
651624238476.0691548240429.0
291214587988.0*
1000110*9.1010*9.11
05.2
0
ZYX
6
6
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡=
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
16242.03452.21215.0
ZYX
115
DIA 257
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 8 10 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L1
DIA 257
0
5
10
15
20
0 2 4 8 10 12 14 16 20 22HORA ( UTC)
L2
CAPÍTULOV
ANÁLISIS DE RESULTADOS En este capítulo, serán analizados los resultados de los TEC, VTEC y el efecto ionosférico.
5.1 ANALISIS DE LOS GRÁFICOS PARA GPS:
En las figuras desde la 5.1 hasta la figura 5.8 se presentan tres gráficos en cada figura,
correspondientes a L1 y L2. En cada gráfico se observa los valores del efecto ionosférico
calculados cada dos horas (UTC), se ha tomado como referencia días en forma aleatoria de
los establecidos para ser estudiados, ya que el comportamiento de los demás días es muy
similar.
Figura 5.1 Efecto Ionosférico L1 Figura 5.2 Efecto Ionosférico L2 13 de Septiembre del 2008
116
DIA 258
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 10 12 14 16 18 22
HORA (UTC)
L1
DIA 258
02468
1012141618
0 2 4 6 10 12 14 16 18 22
HORA (UTC)
L2
DIA 259
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 8 10 14 16 18 20
HORA (UTC)
L1
DIA 259
02468
101214161820
0 2 4 8 10 14 16 18 20
HORA (UTC)
L2
DIA 275
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12 14 16 16 18 20
HORA (UTC)
EFEC
TO IO
NO
SFÉR
ICO
(m
)
L1
DIA 275
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12 14 16 16 18 20
HORA
EFEC
TO IO
NO
SFÉR
ICO
(m
) L2
14 de Septiembre del 2008
15 de Septiembre del 2008
Figura 5.3 Efecto Ionosférico L1 Figura 5.4 Efecto Ionosférico L2
01 de Octubre del 2008
117
DIA 276
01
23
456
78
910
0 2 4 6 8 10 12 14 16 16 18 22
HORA (UTC)
EFEC
TO IO
NO
SFÉR
ICO
(m
) L1
DIA 276
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 2 4 6 8 10 12 14 16 16 18 22
HORA (UTC)
EFEC
TO IO
NO
SFÉR
ICO
(m
)
L2
DIA 277
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12 12 14 16 18 22
HORA (UTC)
EFEC
TO IO
NO
SFÉR
ICO
(m
)
L1
DIA 277
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 2 4 6 8 10 12 12 14 16 18 22
HORA (UTC)
EFEC
TO IO
NO
SFÉR
ICO
(m
) L2
DIA 306
0
2
4
6
8
10
0 2 4 8 10 12 14 16 18 22
HORA (UTC)
L1
DIA 306
0
5
10
15
20
0 2 4 8 10 12 14 16 18 22
HORA (UTC)
L2
15 de Octubre del 2008
30 de Octubre del 2008
Figura 5.5 Efecto Ionosférico L1 Figura 5.6 Efecto Ionosférico L2 01 de Noviembre del 2008
118
DIA 320
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 8 10 12 14 16 20
HORA (UTC)
L1
DIA 320
0
5
10
15
20
0 2 4 6 8 10 10 12 14 16 18 20
HORA (UTC)
L2
DIA 335
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12 14 16 20
HORA (UTC)
L1
DIA 335
02468
1012141618
0 2 4 6 8 10 12 14 16 20
HORA (UTC)
L2
DIA 336
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8 10 12 14 16 20
HORA (UTC)
L1
DIA 336
0
5
10
15
20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 20
HORA (UTC)
L2
15 de Noviembre del 2008
30 de Noviembre del 2008
Figura 5.7 Efecto Ionosférico L1 Figura 5.8 Efecto Ionosférico L2 01 de Diciembre del 2008
119
DIA 343
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 10 10 12 16 18 22
HORA (UTC)
L1
DIA 343
0
5
10
15
20
0 2 4 6 10 10 12 16 18 22
HORA (UTC)
L2
DIA 350
02468
1012141618
0 2 4 6 8 10 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L2
DIA 350
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L1
08 de Diciembre del 2008
16 de Diciembre del 2008
En todos los gráficos se aprecia que entre las 10:00 y 12:00 horas en tiempo UTC se tiene
los valores más altos de los VTE y en cambio entre las 18:00 y 22:00 horas en tiempo UTC
es en cambio donde se tiene los valores más bajos de los VTE, de igual manera en las
figuras 5.9 y 5.10 el comportamiento determinado por mes contempla similares resultados.
120
MES - OCTUBRE
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
DIA
EFEC
TO IO
NO
SFÉR
ICO
(m)
L1
MES - NOVIEMBRE
0
2
4
6
8
10
12
306
307
308
309
311
312
313
314
316
317
318
320
321
322
324
325
326
327
328
330
331
332
333
334
DIA
L1
MES - DICIEMBRE
0
2
4
6
8
10
12
336
336
337
338
338
339
340
341
341
342
343
344
344
345
346
347
347
348
349
349
350
DIA
L1
Figura 5.9 Efecto Ionosférico Mensual para GPS RESULTADOS POR MES (L1):
121
MES - SEPTIEMBRE
02468
101214161820
257
257
258
259
260
261
262
263
264
264
265
266
267
268
269
270
270
271
272
273
274
DIA
L2
MES - OCTUBRE
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
284
285
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
299
300
301
302
303
304
DIA
EFEC
TO IO
NO
SFÉR
ICO
(m
) L2
Figura 5.10 Efecto Ionosférico Mensual para GPS en L2 RESULTADOS POR MES (L2):
122
MES - NOVIEMBRE
02468
101214161820
306
307
308
310
311
312
314
315
317
318
320
321
322
324
325
326
328
329
330
332
333
334
335
DIA
L2
MES - DICIEMBRE
02468
101214161820
336
336
337
338
338
339
340
341
341
342
343
344
344
345
346
347
347
348
349
349
350
DIA
L2
5.2 ANÁLISIS DE LOS GRÁFICOS PARA GLONASS:
En las figuras desde la 5.11 hasta la figura 5.18 se presentan los gráficos correspondientes
a los resultados del efecto ionosférico de GLONASS, presentando resultados con valores
más bajos entre las 10:00 y 12:00 horas UTC y valores más altos entre las 18:00 y 22:00
horas UTC, su comportamiento es similar para todos los días analizados.
123
DIA 253
-15
-10
-5
0
5
10
0 2 4 6 8 10 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L1
DIA 253
-25-20-15-10-505
101520
0 2 4 6 8 10 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L2
DIA 260
-15
-10
-5
0
5
10
0 2 4 6 8 12 14 16 18 20 22
HORA (UTC)
L1
DIA 260
-25-20-15-10-505
1015
0 2 4 6 8 12 14 16 18 20 22
HORA (UTC)
L2
DIA 274
-15
-10
-5
0
5
10
0 0 6 6 8 10 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L1
DIA 274
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
274
274
274
274
274
274
274
274
274
274
274
HORA (m)
L2
RESULTADOS GLONASS (L1): Figura 5.11 Efecto Ionosférico L1 Figura 5.12 Efecto Ionosférico L2 09 de Septiembre del 2008
16 de Septiembre del 2008
30 de Septiembre del 2008
124
DIA 275
-15
-10
-5
0
5
10
0 4 6 8 10 12 16 18 20 22
HORA (UTC)
L1
DIA 275
-25-20-15-10-505
1015
0 4 6 8 10 12 16 18 20 22
HORA (UTC)
L2
DIA 300
-20
-15
-10
-5
0
5
10
0 2 4 6 10 14 18 22
HORA (UTC)
L1
DIA 289
-15
-10
-5
0
5
10
15
0 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20
HORA (UTC)
L1
DIA 289
-30
-20
-10
0
10
20
30
0 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20
HORA (UTC)
L2
DIA 300
-30
-20
-10
0
10
20
0 2 4 6 10 14 18 22
HORA (UTC)
L2
Figura 5.13 Efecto Ionosférico L1 Figura 5.14 Efecto Ionosférico L2 01 de Octubre del 2008
15 de Octubre del 2008
26 de Octubre del 2008
125
DIA 335
-25-20-15-10-505
10
0 2 4 8 12 14 18 22
HORA (UTC)
L2
DIA 306
-15
-10
-5
0
5
10
0 4 6 8 10 12 14 16 18 20
HORA (UTC)
L1
DIA 335
-15
-10
-5
0
5
0 2 4 8 12 14 18 22
HORA (UTC)
L1
DIA 306
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
0 4 6 8 10 12 14 16 18 20
HORA (UTC)
L2
DIA 320
-25-20-15-10-505
1015
0 2 4 8 12 14 16 18 20 22
HORA (UTC)
L2
DIA 320
-15
-10
-5
0
5
10
0 2 4 8 12 14 16 18 20 22
HORA (UTC)
L1
Figura 5.15 Efecto Ionosférico L1 Figura 5.16 Efecto Ionosférico L2 01 de Noviembre del 2008
15 de Noviembre del 2008
30 de Noviembre del 2008
126
DIA 336
-15
-10
-5
0
5
10
0 2 4 8 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L1
DIA 343
-15
-10
-5
0
5
10
0 2 4 8 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L1
DIA 336
-25-20-15-10-505
1015
0 2 4 8 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L2
DIA 343
-30
-20
-10
0
10
20
0 2 4 8 12 14 16 20 22
HORA (UTC)
L2
DIA 357
-20
-15
-10
-5
0
5
0 2 4 6 8 10 12 16 18
HORA (UTC)
L1
DIA 357
-30
-20
-10
0
10
0 2 4 6 8 10 12 16 18
HORA (UTC)
L2
De igual manera en las figuras 5.19 y 5.20 las cuales muestra resultados afines
determinados por mes.
127
MES - OCTUBRE
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
275
276
277
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
289
290
291
292
293
294
295
296
296
297
298
299
300
301
DIA
L1
MES - NOVIEMBRE
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
306
307
308
309
310
311
313
314
315
316
317
318
319
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
DIA
L1
MES - DICIEMBRE
-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
336
336
337
338
338
339
340
340
341
342
342
343
344
346
346
347
348
348
349
349
350
351
351
352
353
353
354
355
355
356
357
DIA
L1
Figura 5.19 Efecto Ionosférico Mensual para GLONASS en L1 RESULTADOS POR MES (L1):
128
MES - SEPTIEMBRE
-40
-30
-20
-10
0
10
20
253
253
254
255
255
256
257
258
258
259
260
260
261
262
263
263
264
265
265
266
267
268
268
269
270
270
271
272
273
273
274
DIA
L2
MES - OCTUBRE
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
275
276
277
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
289
290
291
292
293
294
295
296
296
297
298
299
300
301
DIA
L2
Figura 5.20Efecto Ionosférico Mensual para GLONASS en L2 RESULTADOS POR MES (L2):
129
MES - NOVIEMBRE
-30-25-20-15-10
-505
101520
306
307
308
310
311
312
313
314
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
331
332
333
334
335
DIA
L2
MES - DICIEMBRE
-30.00
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
30.00
336
336
337
338
338
339
340
340
341
342
342
343
344
346
346
347
348
348
349
349
350
351
351
352
353
353
354
355
355
356
357
DIA
L2
5.3 ANALISIS DE LOS RESULTADOS NUMÉRICOS
En la tabla 5.1 se ha determinado una muestra en la cual precisa los valores obtenidos de
Contenido Total de Electrones (TEC), el valor del efecto ionosférico para f1 y f2, así como
la hora UTC obtenidas cada dos horas, para GPS.
130
Tabla 5.1 Análisis de una muestra obtenida para GPS
TEC
Efecto Ionosférico
en Falsa Distancia
para f1 (m)
Efecto Ionosférico
en Falsa Distancia
para f2 (m) Hora (UTC)
4.05E+17 6.57 10.82 0
2.67E+17 4.34 7.15 2
1.90E+17 3.08 5.07 4
3.79E+17 6.15 10.13 6
3.81E+17 6.19 10.19 8
4.69E+17 7.62 12.55 10 Valores
5.82E+17 9.45 15.56 12 Máximos
2.32E+17 3.76 6.20 14
2.32E+17 3.76 6.19 16
2.22E+17 3.60 5.94 18
7.88E+16 1.28 2.11 20 Valores
1.50E+17 2.44 4.02 22 Mínimos
Se observa que a las 12:00 horas UTC se tiene la cantidad más alta que se registra del
efecto ionosférico y es 15.56 metros; mientras a las 20:00 horas UTC se registra la mínima
cantidad de retraso ionosférico 2.11 metros.
Los resultados de los cálculos del efecto ionosférico son comparados con los obtenidos de
Seeber (1993) los cuales indican que los obtenidos en este trabajo están dentro de lo
establecido, para GPS.
En la tabla 5.2 se muestra un análisis de los resultados obtenidos para GLONASS.
131
Tabla. 5.2 Análisis de una muestra obtenida para GLONASS
TEC
Efecto Ionosférico
en Falsa Distancia
para f1 (m)
Efecto Ionosférico
en Falsa Distancia
para f2 (m) Hora (UTC)
-5.43002E+17 -8.53 -14.10 0
2.85598E+13 0.00 0.00 2
-1.20875E+17 -1.90 -3.14 4
-2.2629E+16 -0.36 -0.59 6
-1.94865E+17 -3.06 -5.06 8
-6.33242E+17 -9.94 -16.44 10 Valor Mínimo
-4.45517E+17 -7.00 -11.56 12
-1.98939E+17 -3.12 -5.16 14
2.11649E+17 3.32 5.49 16
-4.66728E+17 -7.33 -12.12 18
4.67841E+17 7.35 12.14 20 Valor Máximo
2.17542E+17 3.42 5.65 22 Donde se observa que el valor mínimo está a las 10:00 horas UTC, con un valor de -16.44
metros y un valor máximo a las 20:00 horas UTC con un valor de 12.14 metros.
En el Anexo 3 podemos encontrar los resultados gráficos de los VTEC para GLONASS Y
GPS con los diferentes ángulos zenitales ya indicados en la tabla 4.1.1
132
CAPÍTULO VI
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 CONCLUSIONES
• La ionosfera es una capa de la atmósfera que se ve seriamente afectada por la
actividad solar, que empezó un nuevo ciclo con mayor intensidad desde inicio del
2008, por lo cual los datos utilizados para el desarrollo de esta investigación se
encuentran en este período.
• Los resultados obtenidos del efecto ionosférico para GPS, se localizan con valores
desde 0 metros hasta 20 metros los cuales están dentro de los parámetros
establecidos, mientras que para GLONASS se estableció entre 15 y -20 metros.
• Para estimaciones del TEC vertical los resultados obtenidos están en el orden de
1610 a 1810 [ 2/ melectrones ] los cuales se hallan dentro de los parámetros
señalados de 1510 a 1910 [ 2/ melectrones ].
• Se han recolectado datos de seis meses con una tendencia similar diaria y
mensualmente, proporcionando resultados con una mayor influencia a la 10:00 y
12:00 horas UTC y una menor influencia desde las 18:00 a 22:00 horas UTC.
133
6.2 RECOMENDACIONES • Las señales GNSS se están introduciendo progresivamente en todo el mundo y
tiene el potencial de satisfacer los requisitos de rendimiento para obtener ventajas
de seguridad operacional y eficiencia en todo el campo de la navegación, así como
para estudios referentes con los sistemas GNSS, conforme haya más operaciones
GNSS es indispensable que se identifiquen los aspectos vulnerables del sistema y
diseñen los medios necesarios para mitigarlos.
• Es indispensable cumplir con las especificaciones determinadas en el anexo 1, con
el propósito de que la estación de monitoreo continuo CIE pertenezca a la red del
Ecuador y posteriormente a la red IGS, proporcionando al usuario por vía Internet
los datos recolectados para fines de investigación al igual que para procesamiento
de datos.
• Con los resultados logrados, por medio de la estación de monitoreo continuo del
CIE podemos predisponernos a la realización de un modelo ionosférico.
• Al ser una investigación inicial para estimaciones ionosféricas utilizando datos
GLONASS, es necesario realizar nuevos estudios y comprobaciones.
• Para que la Estación de Monitoreo Continuo CIE sea considerada como base es
recomendable ajustar y enlazar a la red SIRGAS.
134
ANEXO 1
ESPECIFICACIONES PARA LA ESTACIÓN DE MONITOREO
CONTINUO
135
ESTACIÓN DE MONITOREO CONTINUO ESPECIFICACIONES 1. UBICACIÓN 1.1 Sitio 1.1.1 Bloque regional estable 1.1.2 Fallas activas 1.1.3 Fuentes de deformación 1.1.4 Subsidencia 1.1.5 Otros 1.2 Material 1.2.1 Roca 1.2.2 Cemento 1.2.3 Otros 1.3 Vulnerabilidad del Suelo 1.3.1 Deslizamientos 1.3.2 Hundimientos 1.3.3 Variaciones verticales por agua subterránea 1.3.4 Rondas de afectación fluvial 1.3.5 Otros 1.4 Horizonte 1.4.1 > 5 grados 1.4.2 Entre 0 y 5 grados 1.5 Escenario futuro 1.5.1 Crecimiento de árboles (cubierta forestal) 1.5.2 Contrucción de edificios 1.5.3 Adiciones en tejado 1.5.4 Mástiles para antenas 1.6 Alejado 1.6.1 Radio interferencia 1.6.2 Superficies reflectivas 1.6.3 Fuentes de señal reflejada 1.7 Vibraciones excesivas 1.7.1 Mareas oceánicas 1.7.2 Tráfico vehicular pesado 1.8 Localización/Terrazas 1.8.1 Período de asentamiento (>5años) 1.8.2 Daños estructurales 1.8.3 Fracturamiento 1.8.4 Hundimiento 1.8.5 Puede coincidir con una columna estructural del edificio 2. MONUMENTACIÓN 2.1 log file
136
2.2 Calidad de la señal 2.2.1 Multipath 2.2.2 Radares 2.2.3 Televisión 2.2.4 Telefonía móvil 2.2.5 Paneles solares 2.2.6 Vehículos 2.3 Punto de referencia 2.3.1 Vertical sobre la estación 2.3.2 Excentricidades horizontales = 0 2.4 Puntos testigo 2.4.1 Aproximadamente a 200m 2.5 Materiales Resistentes 2.5.1 Concreto 2.5.2 Mástiles 2.5.3 Tensores 2.5.4 Soportes 2.5.5 Pinturas 2.5.6 Otros 2.6 Elementos protectores 2.6.1 Pararrayos (Descargas eléctricas) 2.6.2 Arrestadores 3. EQUIPOS 3.1 Receptor 3.1.1 Incluir en el inventario del IGS 3.1.2 Rastrear codigos y en fases L1 y L2 3.1.3 # de satélites 3.1.4 Intervalo mínimo 30s 3.1.5 Angulo de elevación mínimo 5 grados 3.1.6 Medición real con el tiempo GPS verdadero 3.1.7 No modificar observaciones: health status, no smoothing 3.7.8 Actualizar el firmware 3.2 Antena 3.2.1 Incluir en el inventario del IGS 3.2.2 Descripción incluir en el archivo IGS 3.2.3 Información disponible WEB 3.2.4 Horizontalmente nivelada y orientada Nverd. 3.2.5 Estabilidad de la antena 3.2.6 Precisión de excentricidades con 1mm 3.2.7 Tipo choke ring 3.3 Cubiertas protectoras o 3.3.1 Uso de radomes Radomes 3.3.2 Incluir en inventario del IGS 3.3.3 Antena+radome informacion disponible WEB 4. OPERACIÓN DE 4.1 Funcionamiento continuo LAS ESTACIONES PERMANENTES 4.2 Registro en el IERS
137
4.3 Infraestructura estación 4.3.1 Fluido eléctrico 4.3.2 Medios de comunicación 4.4 Nivelación primer orden 4.5 Anexar al SIRGAS 4.5.1 log file de la estación 4.5.2 Transferencia de datos 4.5.3 Intervalo de rastreo y tiempo de espera 4.6 Aprovación/Rechazo
4.7 Observaciones en RINEX
4.8 Encabezado de archivos 4.9 Transferencia de datos via internet 4.10 Reportar interrupciones 4.11 Actualizacion inmediata
4.12 Procesamiento de datos
por IGS-RNAAC-SIR 4.13 Estación inactiva 4.13.1 Baja calidad de observaciones 4.13.2 Inconsistencias en el log file 4.13.3 Destrucción o cambio de coordenadas 4.13.4 No reportar obs durante el último mes 4.14 Recobrar actividad 5. DISTRIBUCION DE MENSAJES 5.1 Cambios 5.1.1 Radome 5.1.2 Receptor 5.1.3 Monumento 5.1.4 Antena 5.1.5 Cable 5.1.6 Retirada o adición de obstáculos 5.2 Fuera de funcionamiento
de la estación más de una
semana 5.3 Estación dada de baja permanentemente 5.4 Error en la configuración de equipos o documenta- ción
138
ANEXO 2
MONOGRAFÍA DEL PUNTO DE CONTROL
139
140
ANEXO 3
GRÁFICOS DE LOS RESULTADOS VTEC PARA GPS Y
GLONASS
141
SEPTIEMBRE, (Z=90º)
0.00E+00
5.00E+16
1.00E+17
1.50E+17
2.00E+17
2.50E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
264
265
266
267
268
269
270
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=85º)
0.00E+00
5.00E+16
1.00E+17
1.50E+17
2.00E+17
2.50E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=80º)
0.00E+00
5.00E+16
1.00E+17
1.50E+17
2.00E+17
2.50E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
142
SEPTIEMBRE, (Z=75º)
0.00E+00
5.00E+16
1.00E+17
1.50E+17
2.00E+17
2.50E+17
3.00E+17
257
258
258
260
261
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=70º)
0.00E+00
5.00E+16
1.00E+17
1.50E+17
2.00E+17
2.50E+17
3.00E+17
3.50E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
265
266
267
268
269
270
271
272
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=65º)
0.00E+005.00E+161.00E+171.50E+172.00E+172.50E+173.00E+173.50E+174.00E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
143
SEPTIEMBRE, (Z=60º)
0.00E+005.00E+161.00E+171.50E+172.00E+172.50E+173.00E+173.50E+174.00E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=55º)
0.00E+005.00E+161.00E+171.50E+172.00E+172.50E+173.00E+173.50E+174.00E+174.50E+17
257
258
258
260
261
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=50º)
0.00E+005.00E+161.00E+171.50E+172.00E+172.50E+173.00E+173.50E+174.00E+174.50E+175.00E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
144
SEPTIEMBRE, (Z=45º)
0.00E+00
1.00E+17
2.00E+17
3.00E+17
4.00E+17
5.00E+17
6.00E+17
257
258
258
260
261
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=40º)
0.00E+00
1.00E+17
2.00E+17
3.00E+17
4.00E+17
5.00E+17
6.00E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
263
264
265
266
267
268
269
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=35º)
0.00E+00
1.00E+17
2.00E+17
3.00E+17
4.00E+17
5.00E+17
6.00E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el(m
2)
145
SEPTIEMBRE, (Z=30º)
0.00E+00
1.00E+17
2.00E+17
3.00E+17
4.00E+17
5.00E+17
6.00E+17
7.00E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=25º)
0.00E+00
1.00E+17
2.00E+17
3.00E+17
4.00E+17
5.00E+17
6.00E+17
7.00E+17
257
258
258
260
261
262
263
264
265
266
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=20º)
0.00E+00
1.00E+17
2.00E+17
3.00E+17
4.00E+17
5.00E+17
6.00E+17
7.00E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
266
267
268
269
270
271
272
273
274
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
146
SEPTIEMBRE, (Z=15º)
0.00E+00
1.00E+17
2.00E+17
3.00E+17
4.00E+17
5.00E+17
6.00E+17
7.00E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=10º)
0.00E+00
1.00E+17
2.00E+17
3.00E+17
4.00E+17
5.00E+17
6.00E+17
7.00E+17
257
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
SEPTIEMBRE, (Z=5º)
0.00E+00
1.00E+17
2.00E+17
3.00E+17
4.00E+17
5.00E+17
6.00E+17
7.00E+17
257
258
258
260
261
262
263
264
265
266
266
267
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
(el/m
2)
147
OCTUBRE, (Z=90º)
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
288
290
291
293
295
296
298
299
300
302
303
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=85º)
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
289
290
292
293
295
296
298
299
301
302
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=80º)
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
288
290
292
293
295
296
298
299
301
302
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
148
OCTUBRE, (Z=75º)
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
3.0E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
289
290
292
293
295
296
298
299
301
302
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=70º)
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
3.0E+17
3.5E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
289
290
292
293
295
296
298
299
301
302
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=65º)
0.0E+005.0E+161.0E+171.5E+172.0E+172.5E+173.0E+173.5E+174.0E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
289
290
292
293
295
297
298
300
301
303
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
149
OCTUBRE, (Z=60º)
0.0E+005.0E+161.0E+171.5E+172.0E+172.5E+173.0E+173.5E+174.0E+17
275
276
278
279
280
282
283
285
286
288
289
291
292
293
295
296
298
299
300
302
303
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=55º)
0.0E+005.0E+161.0E+171.5E+172.0E+172.5E+173.0E+173.5E+174.0E+174.5E+17
275
276
278
279
281
282
283
285
286
288
289
291
292
294
295
297
298
300
301
302
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=50º)
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
288
290
291
293
295
296
298
299
300
302
303
DIA
VTEC
(el/m
2)
150
OCTUBRE, (Z=45º)
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
275
276
278
279
281
282
284
286
287
289
291
292
294
295
297
298
300
301
303
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=40º)
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
275
276
278
279
281
282
283
285
286
288
289
291
292
294
295
297
298
300
301
302
304
DIA
VTEC
OCTUBRE, (Z=35º)
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
288
290
291
293
294
296
297
299
300
301
303
304
DIA
VTEC
151
OCTUBRE, (Z=30º)
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
7.0E+17
275
276
277
279
280
282
283
284
286
287
289
290
292
293
295
296
298
299
300
302
303
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=25º)
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
7.0E+17
275
276
278
279
281
282
283
285
286
288
289
291
292
294
295
297
298
300
301
302
304
DIA
VTEC
((el
/m2)
OCTUBRE, (Z=20º)
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+17
6.E+17
7.E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
288
290
291
293
294
296
297
299
300
302
303
DIA
VTEC
(el/m
2)
152
OCTUBRE, (Z=15º)
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+17
6.E+17
7.E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
289
290
292
293
295
296
298
299
301
302
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=10º)
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+17
6.E+17
7.E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
288
290
291
293
294
296
297
299
300
302
303
DIA
VTEC
(el/m
2)
OCTUBRE, (Z=5º)
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+17
6.E+17
7.E+17
275
276
278
279
281
282
284
285
287
288
290
292
293
295
296
298
299
301
302
304
DIA
VTEC
(el/m
2)
153
NOVIEMBRE, (Z=90º)
0.E+00
5.E+16
1.E+17
2.E+17
2.E+17
3.E+17
306
307
308
310
311
313
314
315
317
318
320
321
323
324
326
327
328
329
331
333
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=85º)
0.E+00
5.E+16
1.E+17
2.E+17
2.E+17
3.E+17
306
307
309
310
312
313
315
316
318
319
321
322
324
325
327
328
329
331
333
DIA
VTEC (el
/m2)
NOVIEMBRE, (Z=80º)
0.E+00
5.E+16
1.E+17
2.E+17
2.E+17
3.E+17
3.E+17
306
307
308
310
311
312
314
315
317
318
319
321
322
323
325
326
327
329
330
332
333
DIA
VTEC
(el/m
2)
154
NOVIEMBRE, (Z=75º)
0.E+00
5.E+16
1.E+17
2.E+17
2.E+17
3.E+17
3.E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
327
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=70º)
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
3.0E+17
3.5E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
327
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=65º)
0.E+005.E+161.E+172.E+172.E+173.E+173.E+174.E+174.E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
327
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
155
NOVIEMBRE, (Z=60º)
0.0E+005.0E+161.0E+171.5E+172.0E+172.5E+173.0E+173.5E+174.0E+174.5E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
327
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=55º)
0.0E+005.0E+161.0E+171.5E+172.0E+172.5E+173.0E+173.5E+174.0E+174.5E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
328
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=50º)
0.0E+005.0E+161.0E+171.5E+172.0E+172.5E+173.0E+173.5E+174.0E+174.5E+175.0E+17
306
307
308
310
311
312
314
315
317
318
320
321
322
324
325
326
328
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
156
NOVIEMBRE, (Z=45º)
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
328
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=40º)
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+17
6.E+17
306
307
308
310
311
313
314
315
317
318
320
321
323
324
326
327
328
329
331
333
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=35º)
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+17
6.E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
327
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
157
NOVIEMBRE, (Z=30º)
0.E+00
1.E+172.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+176.E+17
7.E+17
306
307
308
310
311
312
313
315
316
318
319
320
322
323
324
326
327
328
329
331
333
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=25º)
0.E+00
1.E+172.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+176.E+17
7.E+17
306
307
308
310
311
312
314
315
317
318
319
321
322
323
325
326
327
329
330
332
333
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=20º)
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+17
6.E+17
7.E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
318
320
322
323
324
326
327
328
330
331
333
DIA
VTEC
(el/m
2)
158
NOVIEMBRE, (Z=15º)
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+17
6.E+17
7.E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
327
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=10º)
0.E+001.E+172.E+17
3.E+174.E+17
5.E+176.E+177.E+17
8.E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
318
320
322
323
324
326
327
328
330
331
333
DIA
VTEC
(el/m
2)
NOVIEMBRE, (Z=5º)
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
4.E+17
5.E+17
6.E+17
7.E+17
8.E+17
306
307
308
310
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
327
329
330
332
334
DIA
VTEC
(el/m
2)
159
DICIEMBRE, (Z=90º)
-5.0E+16
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
336
336
337
338
338
339
340
340
341
342
343
343
344
345
346
346
347
348
348
349
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=85º)
-5.0E+16
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
336
336
337
338
338
339
340
341
341
342
343
344
344
345
346
347
347
348
349
350
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=80º)
-5.0E+16
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
3.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
160
DICIEMBRE, (Z=75º)
-5.0E+16
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
3.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=70º)
-5.0E+16
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+17
2.0E+17
2.5E+17
3.0E+17
3.5E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=65º)
-5.0E+16
0.0E+00
5.0E+16
1.0E+17
1.5E+172.0E+17
2.5E+17
3.0E+17
3.5E+17
4.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
161
DICIEMBRE, (Z=60º)
-5.0E+160.0E+005.0E+161.0E+171.5E+172.0E+172.5E+173.0E+173.5E+174.0E+174.5E+17
336
336
337
338
338
339
340
341
341
342
343
344
344
345
346
347
347
348
349
349
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=55º)
-1.0E+17
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
336
336
337
338
338
339
340
341
341
342
343
344
344
345
346
347
347
348
349
350
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=50º)
-1.0E+17
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
162
DICIEMBRE, (Z=45º)
-1.0E+17
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=40º)
-1.0E+17
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=35º)
-1.0E+17
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
163
DICIEMBRE, (Z=30º)
-1.0E+17
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
7.0E+17
336
336
337
338
338
339
340
341
341
342
343
344
344
345
346
347
347
348
349
349
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=25º)
-1.0E+17
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
7.0E+17
336
336
337
338
338
339
340
341
341
342
343
344
344
345
346
347
347
348
349
350
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=20º)
-1.0E+17
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
7.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
164
DICIEMBRE, (Z=15º)
-1.0E+17
0.0E+00
1.0E+17
2.0E+17
3.0E+17
4.0E+17
5.0E+17
6.0E+17
7.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
344
344
345
346
347
348
348
349
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=10º)
-1.0E+170.0E+001.0E+172.0E+173.0E+174.0E+175.0E+176.0E+177.0E+178.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
343
344
345
346
347
347
348
349
350
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=5º)
-1.0E+170.0E+001.0E+172.0E+173.0E+174.0E+175.0E+176.0E+177.0E+178.0E+17
336
336
337
338
339
339
340
341
342
343
344
344
345
346
347
348
348
349
350
DIA
VTEC
(e
l/m2)
165
SEPTIEMBRE, (Z=90º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
253
254
255
256
257
258
259
261
262
263
264
265
266
267
268
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=85º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
253
254
255
256
257
258
260
261
262
263
264
265
266
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=80º)
-5.E+17
-4.E+17
-3.E+17-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
253
254
255
256
257
258
259
261
262
263
264
265
266
267
268
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
166
SEPTIEMBRE, (Z=75º)
-5.E+17-4.E+17-3.E+17-2.E+17-1.E+170.E+001.E+172.E+173.E+174.E+17
253
254
255
256
257
258
260
261
262
263
264
265
266
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=70º)
-6.E+17-5.E+17-4.E+17-3.E+17-2.E+17-1.E+170.E+001.E+172.E+173.E+174.E+17
253
254
255
256
257
258
259
261
262
263
264
265
266
267
268
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=65º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
253
254
255
256
257
258
260
261
262
263
264
265
266
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
167
SEPTIEMBRE, (Z=60º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
253
254
255
256
257
258
259
261
262
263
264
265
266
267
268
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=55º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
253
254
255
256
257
258
260
261
262
263
264
265
266
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=50º)
-1.E+18
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
253
254
255
256
257
258
259
261
262
263
264
265
266
267
268
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
168
SEPTIEMBRE, (Z=45º)
-1.E+18
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
253
254
255
256
257
258
260
261
262
263
264
265
266
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=40º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
253
254
255
256
257
258
259
261
262
263
264
265
266
267
268
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=35º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
253
254
255
256
257
258
260
261
262
263
264
265
266
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
169
SEPTIEMBRE, (Z=30º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
253
253
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=25º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=20º)
-2.E+18
-1.E+18
-5.E+17
0.E+00
5.E+17
1.E+18
253
254
255
256
257
258
259
261
262
263
264
265
266
267
268
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
170
SEPTIEMBRE, (Z=15º)
-2.E+18
-1.E+18
-5.E+17
0.E+00
5.E+17
1.E+18
253
254
255
256
257
258
260
261
262
263
264
265
266
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=10º)
-2.E+18
-1.E+18
-5.E+17
0.E+00
5.E+17
1.E+18
253
254
255
256
257
258
259
261
262
263
264
265
266
267
268
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
SEPTIEMBRE, (Z=5º)
-2.E+18
-1.E+18
-5.E+17
0.E+00
5.E+17
1.E+18
253
254
255
256
257
258
260
261
262
263
264
265
266
268
269
270
271
272
273
274
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
171
OCTUBRE, (Z=90º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
306 308 310 312 313 315 317 318 320 322 323 325 327 328 330 332 333 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=85º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
306 308 310 312 313 315 317 319 320 322 323 325 327 328 330 332 334 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=80º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
306 308 310 312 313 315 317 318 320 322 323 325 327 328 330 332 333 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
172
OCTUBRE, (Z=75º)
-5.E+17-4.E+17-3.E+17-2.E+17-1.E+170.E+001.E+172.E+173.E+174.E+17
306 308 310 312 313 315 317 319 320 322 323 325 327 328 330 332 334 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=70º)
-5.E+17-4.E+17-3.E+17-2.E+17-1.E+170.E+001.E+172.E+173.E+174.E+17
306 308 310 312 313 315 317 318 320 322 323 325 327 328 330 332 333 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=65º)
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
306 308 310 312 313 315 317 319 320 322 323 325 327 328 330 332 334 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
173
OCTUBRE, (Z=60º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306 308 310 312 313 315 317 318 320 322 323 325 327 328 330 332 333 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=55º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306 308 310 312 313 315 317 319 320 322 323 325 327 328 330 332 334 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=50º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306 308 310 312 313 315 317 318 320 322 323 325 327 328 330 332 333 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
174
OCTUBRE, (Z=45º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306 308 310 312 313 315 317 319 320 322 323 325 327 328 330 332 334 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=40º)
-1.E+18
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306 308 310 312 313 315 317 318 320 322 323 325 327 328 330 332 333 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=35º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306 308 310 312 314 316 317 319 320 322 324 325 327 329 331 332 334
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
175
OCTUBRE, (Z=30º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306 308 310 312 313 315 317 318 320 322 323 325 327 328 330 332 333 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=25º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306 308 310 312 314 316 317 319 320 322 324 325 327 329 331 332 334
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=20º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306 308 310 312 313 315 317 318 320 322 323 325 327 328 330 332 333 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
176
OCTUBRE, (Z=15º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306 308 310 312 314 316 317 319 320 322 324 325 327 329 331 332 334
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=10º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306 308 310 312 313 315 317 318 320 322 323 325 327 328 330 332 333 335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
OCTUBRE, (Z=5º)
-2.E+18
-1.E+18
-5.E+17
0.E+00
5.E+17
1.E+18
306 308 310 312 314 316 317 319 320 322 324 325 327 329 331 332 334
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
177
NOVIEMBRE, (Z=90º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=85º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=80º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
178
NOVIEMBRE, (Z=75º)
-5.E+17-4.E+17-3.E+17-2.E+17-1.E+170.E+001.E+172.E+173.E+174.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=70º)
-5.E+17-4.E+17-3.E+17-2.E+17-1.E+170.E+001.E+172.E+173.E+174.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=65º)
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
179
NOVIEMBRE, (Z=60º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=55º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=50º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
180
NOVIEMBRE, (Z=45º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=40º)
-1.E+18
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=35º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
328
329
331
332
334
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
181
NOVIEMBRE, (Z=30º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=25º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
328
329
331
332
334
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=20º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
182
NOVIEMBRE, (Z=15º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
328
329
331
332
334
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=10º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
321
323
324
326
327
329
330
332
333
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
NOVIEMBRE, (Z=5º)
-2.E+18
-1.E+18
-5.E+17
0.E+00
5.E+17
1.E+18
306
307
309
311
313
314
316
317
319
320
322
323
325
326
328
329
331
332
334
335
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
183
DICIEMBRE, (Z=90º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=85º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=80º)
-4.E+17
-3.E+17
-2.E+17
-1.E+17
0.E+00
1.E+17
2.E+17
3.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
184
DICIEMBRE, (Z=75º)
-5.E+17-4.E+17-3.E+17-2.E+17-1.E+170.E+001.E+172.E+173.E+174.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=70º)
-6.E+17-5.E+17-4.E+17-3.E+17-2.E+17-1.E+170.E+001.E+172.E+173.E+174.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=65º)
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
185
DICIEMBRE, (Z=60º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=55º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=50º)
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
186
DICIEMBRE, (Z=45º)
-1.E+18
-8.E+17
-6.E+17
-4.E+17
-2.E+17
0.E+00
2.E+17
4.E+17
6.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=40º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=35º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
187
DICIEMBRE, (Z=30º)
-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=25º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=20º)
-2.E+18
-1.E+18
-5.E+17
0.E+00
5.E+17
1.E+18
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
188
DICIEMBRE, (Z=15º)
-1.E+18-1.E+18-8.E+17-6.E+17-4.E+17-2.E+170.E+002.E+174.E+176.E+178.E+17
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=10º)
-2.E+18
-1.E+18
-5.E+17
0.E+00
5.E+17
1.E+18
336
337
338
339
340
341
342
343
344
346
347
348
349
350
351
352
353
354
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
DICIEMBRE, (Z=5º)
-2.E+18
-1.E+18
-5.E+17
0.E+00
5.E+17
1.E+18
336
337
338
339
340
341
342
343
344
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
DIA
VTEC
-GLO
NA
SS(e
l/m2)
189
ANEXO 4
CALENDARIO GPS PARA EL AÑO 2008
190
191
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAMARGO,P., Modelo regional de la Ionosfera para uso en Posicionamiento con Receptores GPS de una Frecuencia, Tesis de Doctorado,p. 104-112, 1999. HOFMANN-WELLENHOF, B.; LICHTENEGGER, H.; COLLINS, J.. Global Positioning System Theory and Practice. 2.ed. New York: Springer-Verlag, 1993. KLOBUCHAR, J.A.. Global Positioning System. Theory and Applications, Volumen 1,P 504-506, 1995. KLOBUCHAR, J.A.. Ionospheric time-delay algorithm for single-frequency GPS users. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, v.AES-23, n.3, p.325-331, May 1987. LEICK, A.. GPS Satellite Surveying. 2.ed. New York : John Wiley & Sons, 1995. MONICO, J.F.G.. Posicionamiento por NAVSTAR S, Descripción, Fundamentos y Aplicaciones, p. 99-107,Septiembre, 2000. NEWBY, S.P.; LANGLEY, R.B.. Three alternative empirical ionospheric models – are they better than GPS broadcast model?, In : Proceedings of the Sixth International Geodetic Symposium on Satellite Positioning, Columbus, OH, USA, Mar. 16-2, 1992, v.1, p.240-244. OSÓRIO, I.M.T.V.P.. Del Sistema Global de Posicionamiento en Orbitografía en Satélites de Baja Altitud. Portugal, 1992. Tese (Doutorado) – Faculdade de Ciencias, Universidade do Porto. SARDON, E.; RUIS, A.; ZARRAOA, N. Estimation of the transmitter and receiver differential biases and the ionospheric total electrón content from Global Positioning System observation. Radio Science, v.29, p.557-586, May/June, 1994. SEEBER, Gunter. Satellite Goedesy : Foundations, Methods and Aplications. Berlin-New York : Walter de Gruyter, 1993. TIERRA, A. ,Sistema de Posicionamiento Global por Satélites GPS, Facultad de Ingeniería Geográfica, Escuela Politécnica del Ejercito, p. 10-20, 1995 WEBSTER, I.. A Regional Model for Prediction of Ionospheric Delay for Single Frequency Users of the Global Positioning System. New Brunswick, 1993. M.Sc.E Thesis - Departament of Surveying Engineering, University of New Brunswick. ZHIZHAO,L.,-YANG,G., GPS Solutions, p. 23-28, 2004
www.AstroRed.org<acceso 23 de Mayo , 2008