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Curso de Gps. Realizado por Jose Antonio Fernández Martínez para la FAM. Temario. Sistema de posicionamiento GPS Funcionamiento Medición de distancias, encontrando satélites y Posición GPS para Parapente GPS Función de altitud barométrica y geométrica Grabación en nuestros GPS
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Curso de Gps Realizado por Jose Antonio Fernández Martínez para la FAM
Temario • Sistema de posicionamiento GPS • Funcionamiento • Medición de distancias, encontrando satélites y Posición • GPS para Parapente • GPS Función de altitud barométrica y geométrica • Grabación en nuestros GPS • Problemas en la competición • Tipos de GPS para parapente • Modelos actuales y características • SW para GPS • Carga y descarga de balizas • Descarga de vuelos • Programa de competición
Sistema de posicionamiento GPS • El GPS o sistema de posicionamiento global fue diseñado originalmente por el Departamento de Defensa de EEUU como un sistema de navegación militar para proveer posicionamiento en todo el mundo, en tiempo real, las 24 horas del día y en cualquier condición climática. • Actualmente está disponible para los usuarios aunque con ciertas restricciones ya que posee una exactitud de solo 30 m. Debido a esto, se creo el DGPS o GPS con señal diferencial en tiempo real. La señal diferencial permite aumentar la exactitud a menos de 1 m.
Funcionamiento • El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) consiste de 24 satélites de órbita terrestre. Estos satélites permiten a cualquier persona que posea un Receptor de GPS (GPS Receiver) poder determinar de forma precisa su latitud, longitud y altitud en cualquier parte del planeta. • Para que un receptor de GPS pueda encontrar su ubicación, debe determinar dos cosas: • La ubicación de por lo menos tres satélites sobre usted. • La distancia entre usted y cada uno de los satélites encontrados. • La función más esencial de un receptor de GPS es tomar la transmisión de al menos cuatro satélites. La información básica que provee un receptor es latitud, longitud y altitud (o un tipo de medida similar) de su posición actual.
Medición de distancias, encontrando satélites y posición • Los satélites de GPS envían señales de radio que su receptor de GPS puede detectar. • Pero, ¿cómo esta señal de radio permite al receptor conocer que tan lejano están los satélites? • La sencilla respuesta es: Un receptor de GPS mide el tiempo que le toma a la señal viajar desde el satélite hasta el receptor. • Puesto que sabemos lo rápido que viajan las señales de radio -- son ondas electromagnéticas y por lo tanto (en el vacío) viajan a la velocidad de la luz, alrededor de 300,000 Kilometros por segundo, podemos imaginarnos qué distancia han recorrido por medio de verificar qué tiempo les tomó llegar. • El satélite iniciaría transmitiendo un patrón digital, llamado pseudo-random code, como parte de su señal a ciertos intervalos de tiempo, digamos medianoche. • El receptor inicia ejecutando el mismo patrón digital, exactamente a medianoche. • Cuando las señales del satélite alcanzan al receptor, su transmisión del patrón dejará un bit detrás del patrón ejecutado por el receptor. • El tiempo de retraso es igual al tiempo que viaja la señal. • El receptor multiplica este tiempo por la velocidad de la luz para determinar que tan lejos ha viajado la señal. • Si la señal ha viajado en línea recta, esta distancia sería la distancia al satélite.
GPS para Parapente • Hay muchas tipos de GPS que se pueden utilizar para el parapente. Pero no todos ellos estan adecuados para la aventura del vuelo. Hay factores como la luz del sol, la velocidad de recepción del satélite y muchos otros factores que pueden afectar a nuestra comodidad en vuelo. Así que lo mas importante es ser paciente la hora de elegir un GPS para el parapente. Se necesita sentirse cómodo tanto con su parapente/ala como con sus instrumentos cuando se está en los cielos.
GPS Función de altitud barométrica y geométrica (I) • ¿Qué es GPS de altura y lo que es "la altitud barométrica? • ¿Y cuál es la diferencia?Y qué importa? Nos encontramos que se ha estado volando a la altitud barométrica, mientras que el seguimiento en línea del track y la calificación mide la altitud GPS, Uno de los problemas es la mala interpretación de la información que aparece en los instrumentos de vuelo, y un malentendido de lo que se registra en el registro de trayecto. La unidad GPS tiene múltiples modelos (datums) de la Tierra en su memoria. El modelo más reconocido mundial es el Sistema Geodésico Mundial estableció en 1984 (WGS84). WGS84 define a la Tierra como un elipsoide: una bola aplastada. Este elipsoide es una muy buena aproximación al nivel medio del mar en todo el planeta, pero es reconocido por tener errores de entre -100 m y m 70 con respecto al geoide, dependiendo de dónde se encuentra en el planeta. En Europa, el elipsoide está a unos 50m por encima del geoide. En el sur de la India es casi 100 metros más abajo.
GPS Función de altitud barométrica y geométrica (II) • Suponiendo que el GPS muestra la altura geométrica por encima del geoide y que la recepción de la señal es buena, el GPS mostrará la altura AMSL ± 45 m. Para cualquier altura geométrica dada, la altitud indicada del altímetro (la que define el espacio aéreo) pueden variar dependiendo de las condiciones del día. • El problema con la altitud barométrica, lo que indica el altímetro se calibra en el supuesto de un día normal que la presión disminuye a un ritmo normal según se aumenta la altura. Este supuesto no es muy preciso por dos razones principales. • La primera es si la temperatura a nivel del mar es algo más que 15 ° C, entonces la tasa de caída no será lo habitual. • El segundo es el ambiente por lo general tiene capas frías y calientes haciendo que la tasa de cambio de presión no uniforme.
GPS Función de altitud barométrica y geométrica (III) • La Organización Internacional de Aviación Civil Internacional (OACI) define una fórmula de modelo para la altura, la presión y la temperatura (Fórmula 1), se define como presión estándar 1013.25 hPa, la temperatura estándar de 15 ° C a nivel del mar. Flytec ha derivado la altura y las ecuaciones de la presión de la fórmula de la OACI, y todos los altímetros están calibrados para cumplir con esta fórmula. • Cabe señalar que la altitud indicada por el altímetro es con compensación de temperatura. Para cualquier presión dada la altitud indicada será el mismo sin importar la temperatura. Esto puede dar lugar a una diferencia significativa entre la altura del GPS y la altitud barométrica visualizada.
Grabación en nuestros GPS A continuación se detalla un diagrama con algunos de los instrumentos que utilizamos, podemos ver lo que muestra y lo que registra, no es siempre lamisma cosa. *QNH si de auto-calibración está apagado La altura barométrica se puede establecer QNH o QNE. Si la unidad está configurada con QNH, el track log todavía contiene la información con respecto a 1013,25 hPa (QNE).
Problemas en la competición (I) • Las restricciones de altitud en vigor durante una competición crea dolores de cabeza para todos. Los pilotos que deseen hacerlo bien van a volar tan cerca de los límites que les sea posible y, a veces lo pasarán deliberada o accidentalmente. • Los organizadores de competiciones tienen que establecer reglas que no se rompan y que haya penas al infractor del espacio aéreo por que es peligroso. • El Código Deportivo FAI establece: "La sanción por exceder los límites de altura, que o bien han sido especificados en la información de tareas o gráficos publicados en el espacio aéreo será una advertencia para la primera infracción de menos de 100 m por un piloto. Para las infracciones más de esto o de las infracciones subsiguientes el piloto obtendrá puntuación de cero para el día. "
Problemas en la competición (II) Entonces, ¿cómo debemos tratar con las restricciones de altura? He aquí algunas sugerencias. Opción 1: Todos los instrumentos se debe establecer en 1013,25 hPa, QNE. Opción 2: Todos los instrumentos se debe establecer en el menor QNH pronosticado para el día La altura de GPS puede ser utilizado para los dos casos anteriores. Los organizadores de la competición tienen que declarar las restricciones de altura con un margen lo suficientemente bueno incorporado para que no haya equivocaciones y se tenga una competición llena de pilotos violando el espacio aéreo (puede suceder). Los instrumentos con problemas serían los que no registran la altura GPS: la mayoría de los Garmin con sensores de presión, y Aircotecs Renschlers.
Problemas en la competición (III) En resumen, permítanme recapitular: - Altura barométrica es el estándar utilizado por la industria de la aviación. - GPS muestra la altitud como una distancia, mientras que la altitud de los altímetros estan basados en mediciones de la presión. Los dos son fundamentalmente diferentes y se puede esperar que difieran. Que más o menos indican la misma a 15 ° C, pero la brecha se ensancha a medida que la atmósfera se convierte en no-estándar: se diferencian más que la temperatura se aleja del estándar de 15 ° C. - GPS da altura con respecto a cualquiera de los geoide o el elipsoide y este puede variar hasta en 100 m. No puede ser de ± 45 m de error con una recepción de la señal buena, más con mala recepción. - La información disponible en el registro del track de los instrumentos varía entre los fabricantes. - No sólo es necesario que el piloto sepa lo que está siendo grabado en el registro del track, que debe ser capaz de ver los valores mientras está volando. - En las competiciones se tiene que saber qué información está siendo registrada en el registro del track. - En competición también se necesita saber si es la altura de GPS o la altitud barométrica la que se especifica en la prueba. La conclusión es que como todas las demás aeronaves, se debería utilizar la presión barométrica en las competiciones y el vuelo de distancia para evitar el espacio aéreo. Las restricciones de altitud se basan en la presión barométrica y parece incorrecto utilizar algo diferente. Es responsabilidad del piloto su conocer su GPS, la visualización y grabación.
Tipos de GPS para parapente Garmin Compeo Competino Iqbasic Flymaster Aircotec Flytec Digifly Leonardo C-pilot Maguellan
SW para GPS • OziExplorer3D • CompeGPS AIR (http://www.compegps.es/productos/software/air/) • Fugawi (Garmin, Magellan, Lowrance/Eagle, MLR y Furuno ) • Touratech Quo-Vadis • LogNav • GarTrip • Fsflight ( http://fs.fai.org ) • Fscomp ( http://fs.fai.org ) • GPSdump (http://www.gethome.no/stein.sorensen/body_gpsdump.htm) • FSDump • TrackMaker • EasyGPS • GPStrack • GPSutil • GPSBabel • Flighmaster • GPSdrive (linux) • MacGPSpro ( Mac) • Flightrack (Mac) • Etc…….
Carga y descarga de balizas • En los receptores GPS se pueden almacenar las coordenadas geográficas: (latitud y longitud) de un punto específico • El waypoint guarda en una tupla las coordenadas de latitud y longitud, además (aunque con poca precisión), altura respecto a un geoide de referencia. • Habitualmente a cada uno de los waypoints se le asocia un conjunto de símbolos que por lo general incluyen información como: Nombre waypoint, coordenadas, dirección escrita y altura • Se realiza por cable serial, USB, tarjeta SD o infrarrojos (Xctrainer) • Normalmente se cargan en formato UTM y con extensión GPX o WPT. • Dependiendo del GPS carga mas datos o menos • El dorsal se pone en el primer waypoint del GPS, algunos admiten hasta el nombre.
Descarga de vuelos • Para descargar un vuelo vale cualquier programa de la lista descrita anteriormente. • Se suelen bajar en formato KML o IGC, para despues subirlos a las webs y poderlos compartir o para el OLC • Cada GPS tiene una forma para realizar la descarga. • La mayoria de los GPS que van por USB no hace falta poner ninguna pantalla en especial, se deja en la pantalla principal y cuando pregunta el programa aparece la lista completa de vuelos, se selecciona en que formato se desea descargar y se guarda para visualizarlo después. • El Xctrainer y el Top navigator tienen que enviar el vuelo desde el GPS. • El flymaster tiene la particularidad que crea un puerto USB cada vez que se conecta.
Programa de competición • Existen dos programas de competición • El CompeGPS • El Fscomp ( complementado por el GPSDump) • Estos mismos programas se pueden usar para nuestro control de vuelos. • El CompeGPS es mas gráfico, permite la incorporación de mapas y visualización del vuelo en 3D
Garmin y MLR Garmin siempre hacen referencia a la altura sobre el geoide, no el elipsoide. Algunos Garmin no tienen sensores de presión, y todos los MLR no tienen capacidad de presión barométrica. Estos instrumentos sólo pueden visualizar y registrar la altura de GPS. Los GPS Garmin con sensor de presión se utilizan comúnmente en vuelo libre. El 76S y 76CS (X) y el 60CS (X) son populares entre los primeros instrumentos. Las unidad de visualización de altura geométrica en la página de los satélites es Elevation GPS. Elevación barométrica se visualiza como "Elevation" en la página de altura y es un campo seleccionable en todas las demás páginas. La elevación barométrica es la que se registra en el track. Significativamente, hay dos métodos de calibración el altímetro barométrico. En el modo automático de calibración del altímetro es continua, pero poco a poco, varia con la altura del GPS. Cuando en un Garmin 76S como experimento se puso a 200 m rápidamente le llevó 90 minutos para Autocalibrate. En efecto, el "Elevation" se muestra una combinación de la altura del GPS y la altitud barométrica: es la altura del GPS con los cambios más sensibles de la presión barométrica superpuestas. Esta combinación de GPS y la altura del altímetro hace que la información registrada sea ambigüa. Es probablemente la mejor manera dejar fuera la autocalibración y calibrar el altímetro manualmente. En el modo de calibración manual, el piloto debe ajustar la altura o la presión (QNH o QNE) para el día. Después de esto, la altura en pantalla, y en el registro del track, se basa en el altímetro. Cabe destacar que para la liga de distancia o los pilotos de competición es que este altímetro se puede calibrar en cualquier momento, incluso en vuelo.
Flytec y Bräuniger Flytec (6030, 6020, 5030 y 5020) y Bräuniger (Compeo y series Competino) son los equipos integrales de vuelo que combinan GPS y altímetros. Ponen a disposición del track tanto la altura GPS referencia al geoide y la altitud barométrica de referencia de presión estándar a 1013,25 hPa. El instrumento tiene dos altímetros barométricos (alti1 y alti2) que pueden ser establecidos de forma independiente. Los campos de usuario también se pueden configurar para mostrar la altura de GPS o la altitud barométrica. La altura barométrica se puede establecer QNH o QNE. Si la unidad está configurada con QNH, el track log todavía contiene la información con respecto a 1013,25 hPa (QNE). Es bueno que todos los instrumentos de registro de altitud esten con respecto a la misma referencia, pero puede ser no necesariamente el AMSL real para el día. De hecho, es la altitud de presión y la información necesaria para evitar el vuelo del espacio aéreo por encima de la capa de transición. El final de los cálculos de altura se realiza con alti1.
Aircotec El XC-Trainer. el Top Navigator parecen computadoras de vuelo que muestran la presión barométrica récord con respecto a la calibración QNH. En ambos instrumentos el altímetro puede ser calibrado manualmente a una altitud o QNH. Una vez que el track log comienza a grabar, no pueden ser re-calibrado sin necesidad de encender el instrumento. El XC-trainer normalmente de forma automática calibra el altímetro cuando se enciende por primera vez después de la adquisición de la posición GPS. Se calibrará a la altura de GPS adquiridos por encima del elipsoide. Esta calibración puede ser manipulada manualmente antes de que el track log comienza a grabar. La altura de GPS no se registra en el track.
Digifly y CPilot • Digifly Digifly hace el equipo de vuelo Leonardo Pro. Graba tanto en altura como GPS y la altitud barométrica con respecto al ajuste de QNH. La altura GPS hace referencia al geoide. Alti1 que graba se utiliza para el cálculo de planeo. • CPilot El pro CPilot comenzó como software para PDAs Palm, pero ahora ya tiene su propio hardware. Es similar a los Flytecs en que registra tanto la altura GPS como la altitud a presión de referencia 1013,25 hPa. La altura del GPS hace referencia al elipsoide.
Imágenes de Pantallas GPS (II) XC-trainer
Imágenes de Pantallas GPS (III) Competino
