introducción a los sistemas de posicionamiento global

1

Introducción a los Sistemas de Introducción a los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS)Posicionamiento Global (GPS)

Sergio VelSergio VelásquezásquezConsultorConsultor

[email protected]@gmail.comCel. 87047509Cel. 87047509

Curso SIG y Teledetección Aplicados a Curso SIG y Teledetección Aplicados a Agricultura y Gestión de RRNNAgricultura y Gestión de RRNN

Universidad EARTHUniversidad EARTHSetiembre de 2012Setiembre de 2012

mailto:[email protected]

2

¿Por qué SPG?¿Por qué SPG?

• Tratar de averiguar en donde estamos y hacia a donde Tratar de averiguar en donde estamos y hacia a donde vamos.vamos.

• La navegación y el posicionamiento son cruciales para La navegación y el posicionamiento son cruciales para muchas actividades y el proceso siempre había sido un muchas actividades y el proceso siempre había sido un poco complicado.poco complicado.

• Con el paso de los años se probaron muchas tecnologías, Con el paso de los años se probaron muchas tecnologías, pero cada una de ellas tiene algunas desventajas.pero cada una de ellas tiene algunas desventajas.

• Finalmente el DoD (EEUU) decidió que los militares Finalmente el DoD (EEUU) decidió que los militares tenían que tener una manera super precisa de tenían que tener una manera super precisa de posicionamiento. Invirtieron 12 billones de dólares y el posicionamiento. Invirtieron 12 billones de dólares y el resultado es el SPG que ha cambiado la navegación para resultado es el SPG que ha cambiado la navegación para siempre.siempre.

3

La Era de PiedraLa Era de Piedra

Identificar y recordar objetos y Identificar y recordar objetos y marcas como marcas como puntos de puntos de referenciareferencia fueron las fueron las técnicas que el hombre técnicas que el hombre primitivo utilizó para encontrar primitivo utilizó para encontrar la ruta a través de junglas y la ruta a través de junglas y desiertos.desiertos.

Dejando piedras, marcando Dejando piedras, marcando árboles, referenciando árboles, referenciando montañas fueron las primeras montañas fueron las primeras ayudas para la navegación, y ayudas para la navegación, y por tanto los primeros “puntos por tanto los primeros “puntos de referencia”.de referencia”.

4

La Era de las EstrellasLa Era de las Estrellas

• Cuando se comienza a Cuando se comienza a explorar los oceanos se tomó explorar los oceanos se tomó como referencia los planetas, como referencia los planetas, la luna y las estrellas la luna y las estrellas (navegación celestial)(navegación celestial)

•Para mejorar la precisión se Para mejorar la precisión se inventaron instrumentos inventaron instrumentos ópticos para medir ángulos de ópticos para medir ángulos de vista entre las estrellas.vista entre las estrellas.

5

La Era de las EstrellasLa Era de las Estrellas

• El proceso de medición El proceso de medición consume mucho tiempo y es consume mucho tiempo y es impreciso.impreciso.

• No se puede utilizar durante el No se puede utilizar durante el día o en noches nubosas.día o en noches nubosas.

•El rango de medición se El rango de medición se encuentra en el orden de varios encuentra en el orden de varios kilómetros.kilómetros.

• El proceso de cálculo básico El proceso de cálculo básico fue la triangulación geométrica.fue la triangulación geométrica.

6

La Era de la RadioLa Era de la Radio

• A mitad del siglo pasado se descubrió la manera de A mitad del siglo pasado se descubrió la manera de medir distancias utilizando las señales de radio.medir distancias utilizando las señales de radio.

• Se basa en el tiempo que le toma a una señal Se basa en el tiempo que le toma a una señal especial de radio viajar desde una estación de especial de radio viajar desde una estación de transmisión a un dispositivo especial designado para transmisión a un dispositivo especial designado para recibirlas.recibirlas.

7

Se instala una torre de Se instala una torre de transmisión en un punto transmisión en un punto conocido Aconocido A

Se tiene un radio especial Se tiene un radio especial que puede recibir señales que puede recibir señales de transmisor A y medir la de transmisor A y medir la distancia hacia éldistancia hacia él

Si la distancia que se mide Si la distancia que se mide es de 12,3 km, podríamos es de 12,3 km, podríamos estar parados en cualquier estar parados en cualquier punto sobre un círculo con punto sobre un círculo con un radio igual a la un radio igual a la distancia medidadistancia medida

8

Se instala otra torre de Se instala otra torre de transmisión en un punto transmisión en un punto conocido Bconocido B

El mismo receptor mide la El mismo receptor mide la distancia al transmisor B distancia al transmisor B como 9,7 km.como 9,7 km.

Ya que estamos sobre los Ya que estamos sobre los dos círculos al mismo dos círculos al mismo tiempo, podemos estar o tiempo, podemos estar o en el punto P o en Q.en el punto P o en Q.

Si agregamos un tercer transmisor, la Si agregamos un tercer transmisor, la intersección de los tres círculos sería un punto intersección de los tres círculos sería un punto único y por lo tanto nos daría la posición único y por lo tanto nos daría la posición exacta!!!exacta!!!

9

La Era del LORANLa Era del LORAN• LORAN (Long Range Navigation) es un tipo de sistema de LORAN (Long Range Navigation) es un tipo de sistema de radionavegación que comenzó a operar en 1950.radionavegación que comenzó a operar en 1950.

• Cada cadena de LORAN consiste de al menos cuatro transmisores y Cada cadena de LORAN consiste de al menos cuatro transmisores y cubre típicamente un área de cerca de 800 km. cubre típicamente un área de cerca de 800 km.

• Cada cadena difunde las señales de radio a una frecuencia Cada cadena difunde las señales de radio a una frecuencia determinada. Un receptor LORAN sintoniza las señales de radio de los determinada. Un receptor LORAN sintoniza las señales de radio de los transmisores en la cadena, mide las distancias a ellos automáticamente y transmisores en la cadena, mide las distancias a ellos automáticamente y calcula la posición del receptor.calcula la posición del receptor.

• El cubrimiento es limitado a cerca del 5% de la superficie de la tierra El cubrimiento es limitado a cerca del 5% de la superficie de la tierra en donde las cadenas están instaladas (No es global)en donde las cadenas están instaladas (No es global)

• Los transmisores LORAN envían señales a lo largo de la superficie Los transmisores LORAN envían señales a lo largo de la superficie de la tierra y por lo tanto solamente pueden proveer posiciones de la tierra y por lo tanto solamente pueden proveer posiciones bidimensionales (latitud y longitud). No puede proveer información bidimensionales (latitud y longitud). No puede proveer información acerca de la altura.acerca de la altura.

• Su precisión es buena en aproximadamente 250 m.Su precisión es buena en aproximadamente 250 m.

10

La Era del SatéliteLa Era del Satélite• Para remediar las limitaciones anteriores, se concibieron sistemas de Para remediar las limitaciones anteriores, se concibieron sistemas de radionavegación basados en satélites.radionavegación basados en satélites.

• Las señales de los satélites de navegación pueden cubrir grandes áreas Las señales de los satélites de navegación pueden cubrir grandes áreas y varios de ellos cubren todo el planeta.y varios de ellos cubren todo el planeta.

• Uno de los primeros sistemas de navegación por satélite fue Transit.Uno de los primeros sistemas de navegación por satélite fue Transit.

• Estados Unidos desarrolló el sistema NAVSTAR y la Federación Estados Unidos desarrolló el sistema NAVSTAR y la Federación Rusa el sistema GLONASS. Ambos son muy similares en Rusa el sistema GLONASS. Ambos son muy similares en funcionamiento.funcionamiento.

11

Los Tres Segmentos de los SPGLos Tres Segmentos de los SPG

• Segmento Espacial Segmento Espacial (Satélites)(Satélites)

• Segmento de Control Segmento de Control (Estaciones Terrenas)(Estaciones Terrenas)

• Segmento del Usuario Segmento del Usuario (Ud. y su Receptor)(Ud. y su Receptor)

13

Segmento EspacialSegmento Espacial• 24 satélites (21 operacionales y 3 de 24 satélites (21 operacionales y 3 de repuesto)repuesto)

• Orbitan a una altura de 12,000 millasOrbitan a una altura de 12,000 millas

• Completan una orbita alrededor de la Completan una orbita alrededor de la tierra cada 12 horastierra cada 12 horas

• Transmiten señales de radio a varias Transmiten señales de radio a varias frecuencias (L1, L2, etc)frecuencias (L1, L2, etc)

• Los GPS de uso civil captan la Los GPS de uso civil captan la frecuencia L1 a 1575.42 MHz en la frecuencia L1 a 1575.42 MHz en la banda UHFbanda UHF

•

14

Segmento de ControlSegmento de Control

• Encargado de monitorear los satélites y Encargado de monitorear los satélites y proveerlos con información corregida de proveerlos con información corregida de las orbitas y el reloj.las orbitas y el reloj.

• Hay cinco estaciones alrededor de todo Hay cinco estaciones alrededor de todo el mundoel mundo

• Cuatro de las estaciones reciben los Cuatro de las estaciones reciben los datos de los satélites y la envían a una datos de los satélites y la envían a una estación “maestra” que corrige las estación “maestra” que corrige las lecturas y junto de nuevo envía la lecturas y junto de nuevo envía la información a través de dos antenasinformación a través de dos antenas

15

Segmento del UsuarioSegmento del Usuario

• El segmento del usuario lo constituye El segmento del usuario lo constituye Ud. y su receptorUd. y su receptor

•Entre los usuarios están pilotos de Entre los usuarios están pilotos de avión, excursionistas, alpinistas, avión, excursionistas, alpinistas, navegantes, cazadores, topógrafos, navegantes, cazadores, topógrafos, ingenieros, etc.ingenieros, etc.

16

Cómo trabaja el GPS en cinco pasos Cómo trabaja el GPS en cinco pasos lógicoslógicos

1.1. La base del GPS es la “triangulación” desde los satélites.La base del GPS es la “triangulación” desde los satélites.2.2. Para “triangular” un receptor de GPS mide la distancia Para “triangular” un receptor de GPS mide la distancia

utilizando el tiempo de viaje de una señal de radio.utilizando el tiempo de viaje de una señal de radio.3.3. Para medir el tiempo de viaje, el GPS necesita registrar el Para medir el tiempo de viaje, el GPS necesita registrar el

tiempo de manera muy precisa, lo cual se logra por medio de tiempo de manera muy precisa, lo cual se logra por medio de algunos trucos.algunos trucos.

4.4. Al mismo tiempo que la distancia, se necesita conocer Al mismo tiempo que la distancia, se necesita conocer exactamente la posición de los satélites en el espacio. Las exactamente la posición de los satélites en el espacio. Las orbitas altas y un cuidadoso monitoreo es el secreto.orbitas altas y un cuidadoso monitoreo es el secreto.

5.5. Finalmente, se debe corregir por cualquier atraso que las señal Finalmente, se debe corregir por cualquier atraso que las señal experimenta cuando viaja a través de la atmósfera.experimenta cuando viaja a través de la atmósfera.

17

Paso 1: TriangulaciPaso 1: Triangulación desde los satélitesón desde los satélites

• La posición se calcula a partir de la distancia a los satélitesLa posición se calcula a partir de la distancia a los satélites

18


• Se mide la distancia a un segundo satéliteSe mide la distancia a un segundo satélite

19


• Se mide la distancia a un tercer satéliteSe mide la distancia a un tercer satélite

20

Paso 2: Midiendo la distancia desde un satélitePaso 2: Midiendo la distancia desde un satélite• La distancia a un satélite esta determinada por la La distancia a un satélite esta determinada por la

medición de cuánto tiempo le toma a una señal de medición de cuánto tiempo le toma a una señal de radio en llegar a nuestra posición.radio en llegar a nuestra posición.

• Ya que la señal viaja a la velocidad de la luz Ya que la señal viaja a la velocidad de la luz (300,000 km/s), el problema es medir el tiempo en (300,000 km/s), el problema es medir el tiempo en que la señal tarda en viajar.que la señal tarda en viajar.

• El tiempo de viaje para la distancia promedio a la que El tiempo de viaje para la distancia promedio a la que se encuentran los satélites es de 0.06 segundos.se encuentran los satélites es de 0.06 segundos.

• Supongamos por ahora que tenemos relojes muy Supongamos por ahora que tenemos relojes muy precisos: ¿Cómo medimos el tiempo de viaje de la precisos: ¿Cómo medimos el tiempo de viaje de la señal?señal?

21

Paso 2: Midiendo la distancia desde un satélitePaso 2: Midiendo la distancia desde un satéliteSincronizando nuestros relojesSincronizando nuestros relojes

• Supongamos que tanto el satélite como el receptor empiezan a Supongamos que tanto el satélite como el receptor empiezan a tocar el himno de Panamá a las 12 am en punto.tocar el himno de Panamá a las 12 am en punto.

• Estando en el receptor nosotros estaríamos oyendo dos Estando en el receptor nosotros estaríamos oyendo dos versiones del himno, una generada a 11,000 km y la nuestra.versiones del himno, una generada a 11,000 km y la nuestra.

• Obviamente las dos versiones estarían un poco Obviamente las dos versiones estarían un poco desincronizadas debido a que la señal del satélite ha tenido que desincronizadas debido a que la señal del satélite ha tenido que viajar 11,000 km.viajar 11,000 km.

• Si deseamos saber cuan retrasada esta la versión del satélite, Si deseamos saber cuan retrasada esta la versión del satélite, podemos empezar a retrasar la versión del receptor hasta que podemos empezar a retrasar la versión del receptor hasta que caigan en una perfecta sincronización.caigan en una perfecta sincronización.

• La cantidad de tiempo que tenemos que retrasar la versión del La cantidad de tiempo que tenemos que retrasar la versión del receptor, es exactamente la cantidad de tiempo que tardó en receptor, es exactamente la cantidad de tiempo que tardó en viajar la versión del satélite.viajar la versión del satélite.

• Si multiplicamos este tiempo por la velocidad de la luz tenemos Si multiplicamos este tiempo por la velocidad de la luz tenemos la distancia al satélite.la distancia al satélite.

• En lugar de del himno de Panamá, los satélites usan algo En lugar de del himno de Panamá, los satélites usan algo llamado Código Pseudo-aleatorio, que es mucho más fácil de llamado Código Pseudo-aleatorio, que es mucho más fácil de tocar que el himno de Panamá.tocar que el himno de Panamá.

22

• El Código Pseudo-aleatorio (CSA) es una parte fundamental del El Código Pseudo-aleatorio (CSA) es una parte fundamental del GPS, y es en realidad una secuencia de impulsos de encendido GPS, y es en realidad una secuencia de impulsos de encendido y apagado en los que la señal se “asemeja” mucho al ruido y apagado en los que la señal se “asemeja” mucho al ruido eléctrico aleatorio (de ahí su nombre).eléctrico aleatorio (de ahí su nombre).

Paso 2: Midiendo la distancia desde un satélitePaso 2: Midiendo la distancia desde un satélite¿Código Aleatorio?¿Código Aleatorio?

• Esta complejidad tiene varias razones de ser:Esta complejidad tiene varias razones de ser:– Es casi imposible que una señal extraña tenga la misma forma.Es casi imposible que una señal extraña tenga la misma forma.

– Garantiza que el receptor no adquiera accidentalmente la señal de Garantiza que el receptor no adquiera accidentalmente la señal de otro satélite, aun utilizando todos la misma frecuencia.otro satélite, aun utilizando todos la misma frecuencia.

– Hace más complicado sabotear el sistema, ya que el DoD puede Hace más complicado sabotear el sistema, ya que el DoD puede controlar su acceso.controlar su acceso.

– Hace posible utilizar la señal amplificada, lo que hace innecesario Hace posible utilizar la señal amplificada, lo que hace innecesario las antenas parabólicas.las antenas parabólicas.

• Sin embargo todo lo expuesto descansa en el supuesto de que Sin embargo todo lo expuesto descansa en el supuesto de que tanto el satélite como el receptor empiecen a generar sus tanto el satélite como el receptor empiecen a generar sus señales al mismo tiempo.señales al mismo tiempo.

23

Las señales del GPS en detalleLas señales del GPS en detalle

• Los satélites transmiten las señales en dos frecuencias:Los satélites transmiten las señales en dos frecuencias:– L1: en 1575.42 MHz y lleva un mensaje de estado y un CPA para L1: en 1575.42 MHz y lleva un mensaje de estado y un CPA para

el tiempo.el tiempo.– L2: en 1227.60 MHz y es utilizado para CPA de uso militar (más L2: en 1227.60 MHz y es utilizado para CPA de uso militar (más

preciso)preciso)• Existen dos tipos de CPA:Existen dos tipos de CPA:

– C/A (Adquisición ordinaria) que es modulado en L1, se repite cada C/A (Adquisición ordinaria) que es modulado en L1, se repite cada 1023 bits y se modula a una tasa de 1Mhz. Cada satélite tiene un 1023 bits y se modula a una tasa de 1Mhz. Cada satélite tiene un único CPA. El C/A es el que utiliza la sociedad civil.único CPA. El C/A es el que utiliza la sociedad civil.

– P (Preciso) que es modulado tanto en L1 como en L2, se repite P (Preciso) que es modulado tanto en L1 como en L2, se repite cada siete días a una tasa de 10 MHz. Se utiliza con fines militares cada siete días a una tasa de 10 MHz. Se utiliza con fines militares y puede ser encriptado. Cuando esta encriptado se llama código y puede ser encriptado. Cuando esta encriptado se llama código “Y”.“Y”.

– Existe una señal de baja frecuencia que se agrega a L1 que Existe una señal de baja frecuencia que se agrega a L1 que proporciona información acerca de las órbitas de los satélites, las proporciona información acerca de las órbitas de los satélites, las correcciones de sus relojes y otra información del estado del correcciones de sus relojes y otra información del estado del sistema.sistema.

24

Paso 3: Adquiriendo perfecta Paso 3: Adquiriendo perfecta sincronizaciónsincronización

• Si un reloj midiendo la velocidad de la luz tiene un error de Si un reloj midiendo la velocidad de la luz tiene un error de 1/1000 de segundo el error sería de aproximadamente 300 km.1/1000 de segundo el error sería de aproximadamente 300 km.

• En los satélites la medida del tiempo es casi perfecta porque En los satélites la medida del tiempo es casi perfecta porque poseen relojes atómicos.poseen relojes atómicos.

• Es imposible tener relojes atómicos en los receptores de tierra Es imposible tener relojes atómicos en los receptores de tierra (US100K).(US100K).

• Para lograr tener la precisión de un reloj atómico en los relojes Para lograr tener la precisión de un reloj atómico en los relojes de los receptores, se agregó una medición extra a otro satélite.de los receptores, se agregó una medición extra a otro satélite.

• Tres medidas perfectas pueden localizar un punto en el espacio Tres medidas perfectas pueden localizar un punto en el espacio tridimensional, por lo tanto cuatro medidas tridimensional, por lo tanto cuatro medidas imperfectasimperfectas pueden pueden hacer lo mismo.hacer lo mismo.

• Esta idea es tan fundamental al trabajo del GPS que tenemos Esta idea es tan fundamental al trabajo del GPS que tenemos acá una sección separada para este tópico.acá una sección separada para este tópico.

25

Eliminando el Error en los RelojesEliminando el Error en los Relojes• El punto X es donde realmente estamos y esto es lo que El punto X es donde realmente estamos y esto es lo que

nuestro receptor mostraría si tuviéramos relojes perfectos.nuestro receptor mostraría si tuviéramos relojes perfectos.

• ¿Pero que pasa si nuestro reloj esta un segundo ¿Pero que pasa si nuestro reloj esta un segundo atrasado comparado con el tiempo universal?atrasado comparado con el tiempo universal?

26

Eliminando el Error en los RelojesEliminando el Error en los Relojes

• La diferencia entre X y XX es el error que nuestros La diferencia entre X y XX es el error que nuestros relojes imperfectos causan.relojes imperfectos causan.

27


• En un mundo perfecto nuestra medición del tiempo En un mundo perfecto nuestra medición del tiempo se vería como este.se vería como este.

28


• Con un segundo de retraso la situación sería esta.Con un segundo de retraso la situación sería esta.• Estos círculos gruesos muestran los “pseudorangos” (mediciones que Estos círculos gruesos muestran los “pseudorangos” (mediciones que

no se han corregido por el corrimiento de los relojes).no se han corregido por el corrimiento de los relojes).• Mientras que el Sat A y el B se intersectan en XX, el Sat C no puede Mientras que el Sat A y el B se intersectan en XX, el Sat C no puede

pasar a través de ese punto.pasar a través de ese punto.• El receptor busca un factor de corrección que le permita que todas las El receptor busca un factor de corrección que le permita que todas las

mediciones se intersecten en un punto.mediciones se intersecten en un punto.

29


• El receptor calculará que substrayendo un segundo El receptor calculará que substrayendo un segundo de cada medida los rangos se intersectarán en un de cada medida los rangos se intersectarán en un punto.punto.

• Con este factor de corrección determinado, el Con este factor de corrección determinado, el receptor puede aplicar la corrección a todas las receptor puede aplicar la corrección a todas las medidas de aquí en adelante.medidas de aquí en adelante.

• A partir de ese momento su reloj esta sincronizado al A partir de ese momento su reloj esta sincronizado al tiempo universal.tiempo universal.

• El proceso de corrección debe repetirse El proceso de corrección debe repetirse constantemente para asegurar que los relojes constantemente para asegurar que los relojes permanezcan sincronizados.permanezcan sincronizados.

30

Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo Errores Paso a través de la Paso a través de la

atmósferaatmósfera• En el mundo real existen una serie de circunstancias que En el mundo real existen una serie de circunstancias que

pueden hacer que la sepueden hacer que la señal del satélite sea matemáticamente ñal del satélite sea matemáticamente imperfecta.imperfecta.

• Conforme la señal del GPS pasa a través de las partículas Conforme la señal del GPS pasa a través de las partículas cargadas de la ionósfera (50-500 km) y luego a través del vapor cargadas de la ionósfera (50-500 km) y luego a través del vapor de agua de la tropósfera, disminuye su velocidad.de agua de la tropósfera, disminuye su velocidad.

• Esto crea un error parecido a el error de un mal reloj.Esto crea un error parecido a el error de un mal reloj.

31

Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo ErroresPaso a través de la atmósferaPaso a través de la atmósfera

• Esto se puede corregir a través de modelos que Esto se puede corregir a través de modelos que predicen cuál sera el retraso para un día típico, pero predicen cuál sera el retraso para un día típico, pero las condiciones atmosféricas son raramente “típicas”.las condiciones atmosféricas son raramente “típicas”.

• Otra forma es comparar las velocidades relativas de Otra forma es comparar las velocidades relativas de dos señales diferentes, llamada “frecuencia dual”, dos señales diferentes, llamada “frecuencia dual”, pero es una medida sofisticada que solamente tienen pero es una medida sofisticada que solamente tienen los receptores avanzados.los receptores avanzados.

32

Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo ErroresViaje a través del sueloViaje a través del suelo

• La señal al alcanzar el suelo puede rebotar en varios La señal al alcanzar el suelo puede rebotar en varios obstáculos locales antes de alcanzar el receptor.obstáculos locales antes de alcanzar el receptor.

• Esto se llama “error de multivía” y es similar a la interferencia Esto se llama “error de multivía” y es similar a la interferencia de fantasma que se vé en un TV.de fantasma que se vé en un TV.

• Los buenos receptores utilizan sofisticadas técnicas de rechazo Los buenos receptores utilizan sofisticadas técnicas de rechazo de señales para minimizar este problema.de señales para minimizar este problema.

33

Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo ErroresProblemas en el satProblemas en el satéliteélite

• Errores en los relojes, aunque estos sean atómicos.Errores en los relojes, aunque estos sean atómicos.• Errores de efemérides (por posición en los satélites), Errores de efemérides (por posición en los satélites),

aunque su posición es actualizada cada hora.aunque su posición es actualizada cada hora.

34

Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo ErroresAlgunos ángulos mejor que otrosAlgunos ángulos mejor que otros

• La geometrLa geometría básica puede magnificar estos otros errores con ía básica puede magnificar estos otros errores con un principio llamado Dilución Geométrica de la Precisión un principio llamado Dilución Geométrica de la Precisión (DGOP)0(DGOP)0

• Siempre existen más satélites disponibles que los que un Siempre existen más satélites disponibles que los que un receptor necesita para fijar una posición, por lo tanto utiliza receptor necesita para fijar una posición, por lo tanto utiliza unos y desecha otros.unos y desecha otros.

• Si escoge los satélites que estan muy cerca en el cielo, los Si escoge los satélites que estan muy cerca en el cielo, los círculos se intersectaran en ángulos muy agudos lo que círculos se intersectaran en ángulos muy agudos lo que incrementa el margen de error alrededor de la posición. incrementa el margen de error alrededor de la posición.

36

Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo ErroresAlgunos ángulos mejor que otrosAlgunos ángulos mejor que otros

• Si se escoge satélites que estan muy separados los círculos se Si se escoge satélites que estan muy separados los círculos se intersectan a casi ángulos rectos y esto minimiza la región del intersectan a casi ángulos rectos y esto minimiza la región del error. error.

37

Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo ErroresErrores IntencionalesErrores Intencionales

• El DoD puede degradar la posición de los satélites por medio El DoD puede degradar la posición de los satélites por medio de una política llamada Disponibilidad Selectiva.de una política llamada Disponibilidad Selectiva.

• Se introduce ruido en los datos de los relojes de los satélites, lo Se introduce ruido en los datos de los relojes de los satélites, lo que introduce ruido en los cálculos de las posiciones.que introduce ruido en los cálculos de las posiciones.

• Este es la mayor fuente de error en el sistema.Este es la mayor fuente de error en el sistema.• El llamado GPS diferencial puede reducir estos problemas y El llamado GPS diferencial puede reducir estos problemas y

eliminar casi todo el error. eliminar casi todo el error.

38

Sistema de Posicionamiento Global Sistema de Posicionamiento Global DiferencialDiferencial

• Trabaja posicionando una unidad Trabaja posicionando una unidad de GPS (llamada estación base o de GPS (llamada estación base o de referencia) en una localidad de referencia) en una localidad conocida.conocida.

• Dado que se conoce la posición Dado que se conoce la posición exacta de la estación base, se exacta de la estación base, se puede calcular la diferencia entre la puede calcular la diferencia entre la posición calculada y la real.posición calculada y la real.

• Estas “diferencias” para cada Estas “diferencias” para cada satélite se transmiten a las satélite se transmiten a las unidades GPS para corregir las unidades GPS para corregir las posiciones en el campo.posiciones en el campo.

• Las correciones se transmiten por Las correciones se transmiten por radio FM, por satélite o por radio FM, por satélite o por radiofaro o se graban los datos en radiofaro o se graban los datos en la base y luego se procesa en la base y luego se procesa en gabinete (postproceso).gabinete (postproceso).

39

WAAS (Wide Area Augmentation System)WAAS (Wide Area Augmentation System)• Consiste de aproximadamente 25 Consiste de aproximadamente 25

estaciones posicionadas a lo largo estaciones posicionadas a lo largo de los Estados Unidos para de los Estados Unidos para monitorear datos satelares.monitorear datos satelares.

• Dos estaciones maestras Dos estaciones maestras recolectan datos de las estaciones recolectan datos de las estaciones de referencia y crean un mensaje de referencia y crean un mensaje de corrección a los GPS.de corrección a los GPS.

• El WAAS corrige los errores de El WAAS corrige los errores de órbita y reloj causados por la órbita y reloj causados por la atmósfera y la ionósfera.atmósfera y la ionósfera.

• Los mensajes corregidos se envían Los mensajes corregidos se envían a dos satélites posicionados a dos satélites posicionados fijamente sobre el Ecuador.fijamente sobre el Ecuador.

• La información es compatible con la La información es compatible con la estructura básica de la señal de estructura básica de la señal de GPS, lo cual significa que un GPS, lo cual significa que un receptor activado para el WAAS receptor activado para el WAAS puede leer la señal.puede leer la señal.

40

Precisión del WAASPrecisión del WAAS

41

Utilización de Unidades de GPSUtilización de Unidades de GPS• Las unidades de GPS generalmente se dividen en aquellas que no Las unidades de GPS generalmente se dividen en aquellas que no

tienen capacidad de desplegar mapas, las que despliegan mapas tienen capacidad de desplegar mapas, las que despliegan mapas base y las que despliegan mapas detallados.base y las que despliegan mapas detallados.

• Las unidades sin capacidad de despliegue de mapas, generalmente Las unidades sin capacidad de despliegue de mapas, generalmente tienen capacidad para dibujar su posición relativa a cualquier punto tienen capacidad para dibujar su posición relativa a cualquier punto de vía, rutas o registro de camino.de vía, rutas o registro de camino.

• Las unidades con mapa base generalmente muestra mapas con Las unidades con mapa base generalmente muestra mapas con división política, carreteras, vías de ferrocarril, salidas de autopistas, división política, carreteras, vías de ferrocarril, salidas de autopistas, aeropuertos, ríos, lagos, etc.aeropuertos, ríos, lagos, etc.

• Las unidades con mapas detallados, muestran las calles y avenidas Las unidades con mapas detallados, muestran las calles y avenidas de las principales ciudades del mundo con detalles de hospitales, de las principales ciudades del mundo con detalles de hospitales, restaurantes, museos, etc. Se pueden bajar mapas de Internet e restaurantes, museos, etc. Se pueden bajar mapas de Internet e incorporarlos a la unidad de GPS.incorporarlos a la unidad de GPS.

GPS Garmin 60CSxGPS Garmin 60CSx

Página de IntroducciónPágina de Introducción

53

Páginas principalesPáginas principales

54

Configuración de Configuración de UnidadesUnidades

• Pulse MENU dos veces para abrir el Menú principal

• Use la tecla CURSOR para seleccionar el icono de Configuración (Setup) y pulse ENTER.

• En la página del menú de configuración, seleccione el icono de Unidades y pulse ENTER.

55

Captura de Captura de WaypointsWaypoints

• Mantenga pulsada la tecla MARCAR hasta que aparezca la página de waypoints. Un nombre de tres caracteres aparecerá por defecto y un símbolo es asignado al nuevo waypoint.

• Para aceptar el waypoint con la información por defecto, resalte la información y pulse OK, y a continuación pulse ENTER. Para cambiar cualquier información en la página Marcar waypoint, resalte el campo deseado y pulse ENTER para abrir el teclado gráfico. Después de introducir y confirmar los cambios, resalte OK, y pulse ENTER. 56

introducción a los sistemas de posicionamiento global

Engineering