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ESQUEMA GENERAL DE LA PRESENTACIÓN

ESQUEMA GENERAL DE LA PRESENTACIÓN. PRIMERA PARTE POR QUÉ EL GPS? ¿QUÉ ES EL GPS? CÓMO TRABAJA EL GPS? PRINCIPALES VENTAJAS DEL GPS: PRINCIPALES DESVENTAJAS DEL GPS EL RECEPTOR GPS SEGUNDA PARTE SISTEMA GLONASS SISTEMA NAVSTAR FUENTES DE ERRORES EN LOS GPS TIPOS DE SERVICIOS

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ESQUEMA GENERAL DE LA PRESENTACIÓN

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  1. ESQUEMA GENERAL DE LA PRESENTACIÓN PRIMERA PARTE POR QUÉ EL GPS? ¿QUÉ ES EL GPS? CÓMO TRABAJA EL GPS? PRINCIPALES VENTAJAS DEL GPS: PRINCIPALES DESVENTAJAS DEL GPS EL RECEPTOR GPS SEGUNDA PARTE SISTEMA GLONASS SISTEMA NAVSTAR FUENTES DE ERRORES EN LOS GPS TIPOS DE SERVICIOS ¿ QUÉ ES DGPS ? COMPARACIÓN DE LAS CONSTELACIONES NAVSTAR Y GLONASS OTROS SISTEMAS SATELITALES DE LOCALIZACIÓN (INMARSAT) TERCERA PARTE APLICACIONES GENERALES DEL GPS APLICACIONES ESPECÍFICAS EN COLOMBIA EN LA PRÁCTICA...EVALUACIÓN DE LOS PROYECTOS

  2. Por qué el GPS? • A principios de los 70’s, el Departamento americano de Defensa (DoD) de USA decidió: • crear un sistema de navegación que satisficiera las necesidades de la navegación militar y el tiempo exacto • que el ejército tenía que tener una forma precisa de posicionamiento mundial. • Así, se proyectó una constelación de veintiún satélites de órbita media (MEO) de la constelación llamada NAVSTAR, que para el primer trimestre de 1994 se completó hasta veinticuatro.

  3. ¿Qué es el GPS? GPS (Global Positioning System) es un sistema mundial de localización constituido por una constelación de satélites, cada uno de ellos dotado con relojes atómicos, computadoras, emisores y receptores de radio y por estaciones terrenas que monitorean constantemente a cada uno de los satélites. Los receptores GPS utilizan a estos satélites como puntos de referencias para calcular la latitud, longitud, altitud – con aproximaciones en el orden de metros, inclusive centímetros– , velocidad y tiempo exacto.

  4. ¿Qué es el GPS?

  5. El Sistema GPS Segmento Espacial Segmento de Control Estaciones Monitoras Diego Garcia Ascension Is. Kwajalein Hawaii Colorado Springs Segmento del Usuario 1-13

  6. Segmento Satelital • 24 satelites (minimo) • 20000 Kms de altura • Cada 12 hrs por el mismo sitio • Transmiten señal de radio

  7. Componentes del GPS El segmento espacial Las transmisiones de los satélites son controladas por relojes atómicos de alta estabilidad ubicados a bordo. Estas transmisiones se derivan coherentemente de una frecuencia fundamental de 10,23 MHz. Multiplicando la misma por 154 y 120, se obtienen las frecuencias para la portadora L1 (1 575,42 MHz) y la portadora L2 (1 227,60 MHz), respectivamente. La señal L1 está modulada con dos códigos, el código C/A de acceso civil y el código protegido P, mientras que la señal L2 solo está modulada con el código P.

  8. Segmento de Control • Cinco estaciones • Controlan orbita del satelite • Verifican calidad de la señal • Pronosticar sus efemérides • Calibrar los relojes atómicos

  9. Componentes del GPS

  10. Componentes del GPS

  11. Segmento de Usuarios • Aplicaciones en el área Militar y civil • Sin restricciones climatológicas • Funciona 24 horas al día • Ubicación en tiempo real, o en post-proceso (mayores niveles de precisión).

  12. Esquema de funcionamiento . . 3 4 Hay que saber la posic. del satélite Correcciones por atmósfera e ionósfera 2 Se requieren relojes precisos 5 Eliminar S/A 1 Se usa la distancia a los satélites

  13. Cómo trabaja GPS . . . 1 Usa medidas de 4+ satelites Distancia = tiempo de viaje x velocidad de la luz Señales viajan a velocidad luz

  14. Cómo trabaja GPS . . . 2 Tiempo de viaje de las señales Usa el código para calcular el tiempo de viaje de la señal de cada satélite Calcula la diferencia de tiempo para la misma porción de código Del satélite Del receptor en tierra

  15. Segmento de Espacio Efemerides es transmitida a los usuarios • Estaciones Monitoreo • Diego Garcia • Ascension Island • Kwajalein • Hawaii GPS Control Colorado Springs Cómo trabaja GPS . . . 3 Utiliza la localización del satélite La posición del satélite es moni- toreada y actualizada

  16. Ionósfera Tropósfera Cómo trabaja GPS . . . 4 Correcciones atmosféricas El receptor estima los retardos de la señal cuando pasa por la atmósfera

  17. Cómo trabaja GPS . . . 5 Corrección Diferencial Se procesan los datos de campo para eliminar la S/A • Los errores se pueden eliminar así: • Tiempo real (en campo) • Postproceso (en la oficina)

  18. La cuarta medida dará directamente sólo uno de los dos puntos Trilateración con los satelites 1-26

  19. Trilateración Una medida nos da la posición en una esfera 11,000 millas 2nd

  20. Trilateración La segunda medida nos da la intersección de dos esferas La intersección de dos esferas es un círculo 3rd

  21. Trilateración La tercera medida nos da dos puntos La intersección de tres esferas son dos puntos

  22. La cuarta medida permite escoger uno de los dos puntos Trilateración La cuarta medida permite decidir entre dos puntos

  23. Principales ventajas del GPS • Alta precisión en el posicionamiento y la determinación de la velocidad en las tres dimensiones.. • Determinacion de velocidad para conocer la ubicación de vehiculos (navegación terrestre, marítima o aérea.) • Captación de al menos cuatro satélites en cualquier parte del globo terráqueo, durante las veinticuatro horas del día. • Independencia completa a condiciones meteorológicas. • Disponibilidad continua para un grupo ilimitado de usuarios. • Posibilidad de brindar el tiempo con alta precisión. • Resistencia a la interferencia.

  24. Principales desventajas del GPS • La más importante es la dependencia principalmente de un país EE.UU. Concretamente del DoD (departamento de defensa). • Cuando ellos quieran pueden eliminar el uso por parte de los civiles del sistema. • Actualmente hay dificultad en su uso en ciudades con edificios altos. • También es difícil garantizar su integridad, pues en caso de guerra se pueden lanzar misiles para eliminar algún satélite.

  25. El receptor GPS • Es el conjunto de elementos (Software y Hardware) que permiten determinar la posición, velocidad y tiempo de un usuario, además de los parámetros necesarios adicionales que requiera. • Funciones del receptor: • Identificación y seguimiento de los códigos asociados a cada satélite. • Determinación de las distancia. • Decodificación de las señales de datos de navegación así como calibrar los relojes atómicos que ellos portan. Aplicar las correcciones (del reloj, ionosféricas). • Determinación de la posición y velocidad. • Validación de los resultados obtenidos y almacenamiento en memoria. • Presentación de la información.

  26. El recptor GPS Piloto automático Antenas Unidad y Receptor Procesador de conexiones presentación Unidad de control

  27. Sistema Glonass El sistema GLONASS es un sistema de navegación por satélite similar al GPS pero con importantes diferencias. El sistema está administrado por las Fuerzas Espaciales Rusas para el Gobierno de la Confederación Rusa y tiene importantes aplicaciones civiles además de las militares. La constelación completa está formada por 21 satélites activos y 3 de reserva situados en tres planos orbitales separados 120º.

  28. Sistema Glonass

  29. Comparación entre Navstar y Glonass

  30. Fuentes de errores en los GPS

  31. Errores, Equivocaciones, y Consideraciones Operacionales • Disponibilidad Selectiva (S/A) • Geometría de Satélites (DOP) • Multicamino DOP

  32. Relojes de los Satélites Efemérides Receptores Tropo/Iono S/A 0 20 40 60 80 100 Metros Errores S/A Off?

  33. Disponibilidad Selectiva (S/A) El Gobierno de E.U. Puede degradar la precisión • Mayor fuente de error en GPS • Prevenir que “fuerzas hostiles” hagan uso de la señal con toda la precisión. • Introduciendo intencionalmente errores en tiempos y efemérides Err. Budget

  34. Se eliminará la Disponibilidad Selectiva? • Talvez! so what?

  35. Disponibilidad Selectiva (S/A) • Precisión con S/A - Posición Horizontal dentro de los 100 metros el 95% del tiempo 200 m S/A 2 of 3

  36. Disponibilidad Selectiva (S/A) • Precisión con S/A - Posición Horizontal dentro de los 100 metros el 95% del tiempo • Precisión sin S/A - Posición Horizontal usualmente dentro de 10 - 15 metros 10 m S/A 3 of 3

  37. Disponibilidad Selectiva (S/A) • Precisión con S/A - Posición Horizontal dentro de los 100 metros el 95% del tiempo • Precisión sin S/A - Posición Horizontal usualmente dentro de 10 - 15 metros • Con DGPS - 0.01 metros to 2 metros You are here! < 1 m Acc examples

  38. Ejemplos de diferentes requerimientos de Precisión • 50 m - Navegación marítima o en cielo abierto • 12.5 m - Navegación a objetos • 3 m - Captura de Datos GIS rurales • 1 m - Captura de Datos GIS urbanos • 1 cm - Levantamientos Topográficos • 0.5 cm - Levantamientos Geodésicos DGPS

  39. Dilución de la Precisión (DOP) • Medida de la geometría de los satélites • Indica calidad del posicionamiento • Expresada en diferentes dimensiones • por ejemplo: PDOP, HDOP, VDOP, TDOP dop grx

  40. Dilución de la Precisión (DOP) • La posición relativa de los satélites afecta la precisión 4 sec 6 sec Situacion Ideal good dop

  41. Dilución de la Precisión (DOP) Situación Real - Círculos difusos 6 ‘ish sec 4 ‘ish sec incertidumbre incertidumbre La posición es en realidad un caja bad dop

  42. Dilución de la Precisión (DOP) Empeora con algunas ángulos El área de incertidumbre Se vuelve mayor cuando los satélites están muy cerca What is S/A

  43. Un poco más de los DOP... • La distribución de los datos refleja la geometría de los satélites • PDOP2 = HDOP2 * VDOP2 • spos = PDOP * URA

  44. Multicamino • Poca Elevación • Baja Relación de Señal a Ruido (SNR) • Platos Protectores • Periodicidad de 10 min aprox.

  45. ¿ Qué es DGPS ? DGPS es un método para eliminar errores en un receptor GPS, para hacer la salida más precisa

  46. BASE Posición absoluta de referencia Posiciones GPS t + 1 Tiempo t Corrección Diferencial • Se ubica un GPS en una posición conocida • Llamado “estación base” El receptor sabe con precisión donde está… …luego el error se puede calcular

  47. MOVIL ? t + 1 Tiempo t Corrección diferencial • Mientras tanto usted toma datos en diferentes sitios • Usted no sabe donde está Al mismo tiempo, los errores que ocurren en un sitio estan ocurriendo en cualquier punto cerca a éste...

  48. MOVIL ? BASE t + 1 Tiempo t t + 1 Tiempo t Corrección diferncial …así que el error calculado en la base puede ser aplicado a las posiciones capturadas con el receptor móvil… Corrigiendo las posiciones del móvil

  49. . Corrección diferencial - Tiempo Real Estación de referencia en posición conocida Radio enlace enviando correcciones Usted - en una posición desconocida

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