Sistemas de
Posicionamiento
Global (SPG)
Global Positioning System (GPS)
Aplicaciones
TopográficasPor Roy cruz Morales
Temas
GPS orígenes
Encontrando su ubicación con GPS
Medidas de posición
Errores del GPS
GPS Diferencial
GPS disponibles EDECA
Apps para móniles
Tema: GPS orígenes
GPS: significa Global Positioning System el término es
genérico a cualquier aparato que pertenezca a ésta utilidad
Es sinónimo de Sistema Global de Navegación Satelitalo GNSS
Cuando decimos que tenemos un GPS en nuestras manos en realidadtenemos un receptor del GPS en nuestras manos. Porque el GPS es todoun Sistema.
Tema: GPS orígenes
Primer Sistema GPS fue el Programa TIMATION hecho por el Laboratorio de Investigación Naval de los EEUU.
El segundo GNSS se llamó NAVSTAR-GPS , creado y administrado por el Departamento de Defensa de los EE.UU. (fué en realidad una evolución del Timation).
• GPS es un acrónimo: Siglas que se pronuncian como una palabra.
• EEUU es la abreviatura de Estados Unidos (plural) si fuera singular sería EU.
• Otro ejemplo: Recursos Humanos (RRHH).
Tema: GPS orígenes
Otros GNSS en el mundo:
GLONASS (Sistema Ruso)
Galileo (Unión Europea (UE) )
Beidou (China)
IRNSS (Sistema Indio)
Europa, India y China avanzan en sus alternativas a GPS y GLONASShttp://www.satelital-movil.com/2015/04/europa-y-china-avanzan-en-sus-sistemas.html
India lanza el último satélite de su propio sistema GPShttps://www.efe.com/efe/america/sociedad/india-lanza-el-ultimo-satelite-de-su-propio-sistema-gps/20000013-2910900
China está a solo un paso de completar su GPS nacional
El sistema de navegación y posicionamiento Beidou ya está integrado en millones de móviles de fabricación china. https://atalayar.com/content/china-est%C3%A1-solo-un-paso-de-completar-su-gps-nacional
Tema: NAVTASR-GPS
Algunos datos del NAVSTAR-GPS:
Está monitoreado y mantenido por la 50ª Ala Espacial, perteneciente a la 14.ª Fuerza Aérea del Mando Espacial de la Fuerza Aérea de los EEUU, in Colorado
24 satélites en 12 orbitas altas (20,200 kilometros)
Dan 2 vueltas (orbitas) a la Tierra cada día.
De 4-8 satéllites estan disponibles arriba de los 15 grados desde la línea del horizonte (posiciones disponibles 24/7 en cualquier parte del mundo)
https://www.gps.gov/
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Cómo opera el NAVSTAR-GPS:
Se basa en 3 componentes separados, todos operando juntos
1. Espacial
2. Control
3. Usuarios
Tema: Operación NAVTASR-GPS
NAVSTAR-GPS: SEGMENTO ESPACIAL
Conocida como la Constelación NAVSTAR-GPS
24 Satélites
Seis (6) orbitas, con una inclinación de 55°
Cuatro (4) satélites en cada orbita, siempre visibles.
Orbita de 20,200 km. 1 revolución (vuelta) en 12 horas
Frecuencias de transmisión: L1=1575,42 MHz L2=1227,60 MHz
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Se comunican por medio de Ondas de radio a la velocidad de la luz (Los
receptores tienen una precisión de nanosegundos (0.000000001 segundo))
Todos los satélites transmiten la misma señal “Cadena" al mismo tiempo
La diferencia de tiempo entre el satélite y receptor da la distancia al satélite.
Los satélites tienen relojes muy precisos e información de efemérides (datos de la señal) muy precisa.
Fuera de sincronización por 1/100 de segundo es igual a un error de 2.993.380 metros. (casi 3000 km)
NAVSTAR-GPS: SEGMENTO ESPACIAL
Tema: Operación NAVTASR-GPS
NAVSTAR-GPS: SEGMENTO CONTROL
Monitoreadas por el DoD
La Fuerza Aérea de los Estados Unidos opera los satélites.
Todas desarrollan funciones de monitoreo
Actualizan la información de efemérides para el satélite
Mantienen información sobre la salud de cada satélite
Configuran el hardware en el satélite
Ellos revisan los relojes en los satélites
Controlan su posición
Capturan Datos Meteorológicos
Transmiten Datos a Estación de Control
DoD: Departamento de Defensa
Tema: Operación NAVTASR-GPS
NAVSTAR-GPS: SEGMENTO CONTROL
Estación de control principal Base Schriever en Colorado Spring.
Su estación espejo Base Vandenberg, en California.
Tema: Operación NAVTASR-GPS
NAVSTAR-GPS: SEGMENTO CONTROL
Estación de control o monitoreo en el mundo.
Ubicación de las cuatro estaciones remotas (círculos) y una estación maestra (triángulo) del segmento
de control GPS
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Receptor de frecuencia única (puede recoger L1)
Receptor de doble frecuencia (L1 y L2)
Un receptor GPS es un receptor de radio especializado. Sólo puede recibir datos de satélite, no transmitir datos a un satélite.
Es diseñado para captar las señales de radio que son transmitidas desde los satélites, y calcula una posición basado en la información recibida.
Los receptores son de diferentes tamaños, formas, aplicaciones, características y precios.
NAVSTAR-GPS: SEGMENTO USUARIOS
Tema: Operación NAVTASR-GPS
La información que es útil al receptor GPS para determinar su posición se llama efemérides.
Efemérides: Conjunto de parámetros que permiten calcular la órbita de cada satélite y sus coordenadas
El tiempo en recibir una señal, desde que ha sido emitida por el satélite, varia entre 67 y 86 milisegundos, según sea la posición del satélite respecto a la Tierra y al receptor.
Un error de un nanosegundo puede provocar un error de 30 m en el cálculo de la posición
NAVSTAR-GPS: SEGMENTO USUARIOS
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Triangulación (Basado en medición angular)
Trilateración (Basado en el tiempo (o distancia))
El GPS se basa en la Trilateración
Hay dos formas de medir posiciones por triangulacióny por trilateración
La Tierra
Distancia medida
PASO 1:
Sabemos la distancia desde el satélite.
Entonces sabemos dónde estamos en un gran círculo (esfera)
alrededor del satélite.
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Trilateración
PASO 2:
Estamos en uno de dos lugares.
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Trilateración
La Tierra
1
2
PASO 3:
Un tercer satélite ayuda a precisar la ubicación.
Entre más satélites más precisión.
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Trilateración
La Tierra
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Fuentes de error
Mala geometría satelital (ángulo de señal inadecuado)
Errores de ruta múltiple (Las señales rebotan en los objetos (edificios altos) antes de ser recibidas)
Error previsto (militar: "Disponibilidad selectiva") (Se puede crear un error voluntario esto fue apagado el 2 de mayo de 2000) Pero puede activarse en cualquier momento.
La atmósfera de la Tierra: señales lentas o aceleradas (El satélite calcula su distancia multiplicando el tiempo de viaje de la señal por la velocidad de la luz. Pero la velocidad de la luz solo es constante en el vacío ... Teoría de la relatividad )
Fallos en el reloj del satélite (Tiene que estar monitoreados y ser exactos en todos, hay que tener en cuenta el efecto de la gravedad en el satélite los relojes viajan a diferente velocidad que en la Tierra. Los relojes en el espacio adelantan con respecto a los de la Tierra 38000 nanosegundos por día)
GDOP (Disolución Geométrica de la Precisión) medida de la precisión de las coordenadas obtenidas por GPS, según la distribución de los satélites, disponibilidad de ellos...
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Fuentes de error
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Fuentes de error
GDOP: Mala
precisión
GDOP: Buena
presición
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Corrección de errores:
Sistema de GPS Diferencial
El Sistema de Posicionamiento Global Diferencial, se ocupa de corregir los posibles errores en las órbitas satelitales y afinar la posición aportada por el GPS.
Proporciona una mayor precisión en la posición calculada
Un receptor GPS diferencial recibe información de
los satélites y de una estación de control cercana
con datos corregidos.
Esto lo hace en todo momento que se encuentre
encendido.
Tema: Operación NAVTASR-GPS
Corrección de errores:
Sistema de GPS Diferencial
Un dispositivo GPS diferencial tiene una precisión submétrica (de centímetros). Comparado con un receptor de GPS normal que puede tener un error de 5 metros.
DGPS
Tema: Operación
Formato de archivo GPX
La mayoría de receptores GPS que utilizamos hoy en día guardan la información en un archivo tipo GPX.
GPX establece un formato estándar para el intercambio y almacenamiento de información de mapas en dispositivos GPS, teléfonos inteligentes y computadoras.
Un dispositivo guarda datos GPX como un archivo de texto guarda en Word; típicamente elnombre del archivo finaliza con la extensión GPX
Ejemplo: Puntos_2020_4_6-13_47.GPX
Tema: Operación
Vocabulario básico que debes conocer
WAYPOINTS (Punto de Navegación): (Punto) Referencia establecida en Coordenadas.
BRG (Bearing): el rumbo entre dos puntos (waypoints)
CMG (Course Made Good): rumbo entre el punto de partida y la posición actual.
EPE (Estimated Postion Error): margen de error estimado por el receptor.
ETE (Estimated Time Enroute): tiempo estimado entre dos waypoints.
DOP (Dilution Of Precision): medida de la precisión de las coordenadas obtenidas por GPS, según la
distribución de los satélites, disponibilidad de ellos.
ETA (Estimated Time to Arrival): tiempo estimado de llegada al destino.
TRACKS (Pista o Rastro): consiste en un Trazado Gráfico de la ruta recorrida en tierra, para ello el GPS
debe estar encendido durante el desplazamiento y con una recepción aceptable de satélites.
CEP (Error Circular Probable): error en metros alrededor de donde estés. Ejemplo receptor GPS con un
error de 5 m.
Tema: Operación
Vocabulario básico que debes conocer
Tiempo Universal Coordinado (UTC):
Reemplazó al Tiempo Medio de Greenwich (GMT) como el estándar mundial para el tiempo en 1986.
UTC utiliza las mediciones del reloj atómico para agregar u omitir segundos de salto cada año para
compensar los cambios en la rotación de la tierra
Modo de funcionamiento 2D:
Un ajuste de posición GPS bidimensional que incluye sólo coordenadas horizontales (sin elevación
GPS). Requiere un mínimo de tres satélites visibles.
Modo de funcionamiento 3D:
Un ajuste de posición GPS tridimensional que incluye coordenadas horizontales, además de elevación.
Requiere un mínimo de cuatro satélites visibles.
Tiempo de adquisición:
El tiempo que tarda un receptor GPS en adquirir señales de satélite y determinar la posición inicial.
Datos crudos:
Datos GPS que no han sido procesados o corregidos diferencialmente
Garmin
60CSx
Los datos se deben extraer con un programa:
•DNR Garmin
•MapSource
•GPS Utility
Hay que instalar un controlador en la PC para
que lo reconozca.
Tema: GPS disponibles en la EDECA
Garmin
62s
Los datos se guardan en un archivo
GPX
Funciona como una llave USB.
Tema: GPS disponibles en la EDECA
Garmin
64st
Los datos se guardan en un archivo
GPX
Funciona como una llave USB.
Puede captar dos GNSS: GLONASS y
NAVSTAR-GPS (más preciso)
Tema: GPS disponibles en la EDECA
Tarjeta memoria
Baterias
Alkalina AA
Entrada cable
extraer datos
Antena extra
Tema: GPS disponibles en la EDECA
Antena extraUtiliza Cable
datos
Mini USB
USB
Mini
USB
Micro
USB
Tema: GPS disponibles en la EDECA
Tema: APPS
Aplicaciones para android que debes conocer
DIOPTRA:
Herramienta con cámara, receptor GPS, medición de ángulos
verticales y horizontales para la navegación, la topografía, el
posicionamiento y la medición.
GPS essencials:
La herramienta GPS más completo disponible: Gestionar
waypoints, tracks, rutas, etc.
GPS waypoints:
Herramienta de mapeo y topografía multipropósito para uso
profesional y personal. Se utiliza para agrimensura, mapeo de
emergencias, mantenimiento de infraestructura y también
entretenimiento personal al aire libre, como caminatas,
caminatas, orientación y viajes.
Fin
Aplicaciones
TopográficasPor Roy cruz Morales