Global Positioning System

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Global Positioning System

• 1ª Parte
• Introducción al GPS
• Elementos que componen el sistema
• Principios de Funcionamiento
• GPS Diferencial
• Otras aplicaciones
• Galileo El futuro
• 2ª Parte
• Garmin GPSMap 196
• Software El GPS desde tu PC

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Introducción al GPS

• Antecedentes y Cronologia
• 1957 Con el lanzamiento del Sputnik se pudo
  determinar con precisión la orbita de este
  mediante el efecto Doppler
• 1965 Lanzamiento del sistema Transit, que hacia
  uso del efecto Doppler para posicionar durante 15
  minutos cada 12 horas los submarinos de la US
  Navy.
• 1973 Inicio del programa Global Positioning
  System de la USAF
• 1982 La URSS lanza el primer satélite de su
  constelación GLONASS (Global Navigation Satellite
  System)

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• 1989-1993 La constelación de satélites Navstar
  se completa quedando el sistema 100 operativo.
• 1995 Inicio del desarrollo del sistema WAAS
• 1996 La Unión Sovietica anuncia que su sistema
  GLONASS es 100 operativo
• 1974 Se lanza el primer satélite de la
  constelación Navstar (en pruebas)
• 1996 La casa Blanca aprueba la eliminación del
  S.A. (Selective Availability) fuente de errores
  inducidas en la señal GPS por el pentágono, como
  resultado del incidente de la península de
  Sakhalyn (derribo de un avion Coreano por parte
  de la antigua URSS)
• 1998 La Unión Europea decide el desarrollo de un
  sistema propio GALILEO
• 2008 El sistema Galileo deberá entrar en
  funcionamiento.

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Composición del Sistema

• Segmento Espacial
• Nº de Satélites 24
• Orbita polar
• Altitud 26.560 Kms
• Velocidad 4 Kms/seg
• Periodo orbital 11h58m

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• Segmento Usuario Cualquier receptor GPS.

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• Segmento de Control
• 1 Centro de control en Colorado (USA) y
• 4 estaciones de monitorización en Hawaii,
  Ascensión, Diego Garcia y Kwajalein.

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Principios de Funcionamiento

• Cada Satélite esta dotado de cuatro relojes
  atómicos de altísima precisión
• Cada uno de los satélites transmite de forma
  continua una señal de radio digital que incluye
  su propia posición, hora y efemérides
• El receptor compara su hora con la hora enviada
  por el satélite y utiliza la diferencia para
  calcular la distancia con respecto al satélite

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• Las señales de radio emitidas por los satélites
  llevan dentro una serie de códigos que se
  organizan en dos frecuencias distintas
• L1 Frecuencia portadora 1575,42 Mhz
• Transmite dos tipos de códigos CA y P
• L2 Frecuencia portadora 1227,60 Mhz
• Transmite solo el código P

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• Codigo CA (Coarse Acquisition) 1.023 Mhz
• Es una serie binaria de dígitos. El receptor GPS
  genera un código igual al que recibe lo que nos
  permite conocer el tiempo empleado por la señal
  en viajar desde cada satélite hasta el receptor
  mediante la técnica de correlación.

• Codigo P (Precisión) 10.23 Mhz
• Es un código reservado a usuarios autorizados.
  Como este código se transmite en ambas
  frecuencias L1 y L2 una comparativa entre ambas
  nos permite resolver ambigüedades de tiempo de
  una manera mas eficaz

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• Codigo Y Como el código P se repite una vez cada
  7 días en cada satélite, al final se decidió que
  no era suficientemente seguro y se encriptó
  pasando a denominarse código Y.
• Efemérides Son mensajes que se transmiten a 50
  Hz, van incluidas en ambas frecuencias L1 y L2, y
  contienen informacion precisa de las orbitas, de
  cada satélite.

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(No Transcript)
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• Triangulación
• Una vez conocidas las distancias a cada uno de
  los satélites en el horizonte, el sistema procede
  a triangular, con un mínimo de 4 Satélites.

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• Lo que en realidad estamos haciendo es
  resolviendo 4 incógnitas que no son sino los tres
  ejes espaciales que definen cualquier punto y la
  cuarta dimensión o tiempo.

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Fuentes de Error

• Reloj Son pequeñas desviaciones en los relojes
  tanto de los satélites , como sobre todo, de los
  receptores usuario.
• Orbitales Errores en la orbita prevista
• Ionosfera Al estar cargada de iones estos
  perturban la señal en su camino a la tierra.
• Troposfera Los fenómenos meteorológicos suceden
  en esta capa de la atmósfera.
• Circuiteria La señal fantasma o Evil Wave, es
  una onda anómala debida a retardos eléctricos en
  la circuiteria del Satélite.

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• Multisenda Cuando la señal esta cerca de tierra
  puede encontrar objetos en su trayectoria que la
  reflejan antes de ser detectada por el receptor
  GPS.

FUENTES DE ERROR Mts
Ruido en el receptor 0.5
Reloj 2.0
Errores Orbitales 2.5
Ionosfera 5.0
Troposfera 1.5
Señal Fantasma 1.0
Multisenda 1.0 - 10
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• Dilución de la Precisión Dilution of Precision
  (DOP) Es una medida de la idoneidad de la
  Geometría de los Satélites
• Es una medida adimensional (no referida a ninguna
  unidad) Es decir es un ratio de calidad.
• Hay varias diluciones
• HDOP Horizontal solo
• VDOP Vertical solo
• PDOP Posicionamiento 3D
• GDOP Posicionamiento 3D y Tiempo
• Son valores de 0 a 10 y cuanto mas bajo el valor
  menor dilución. Para el PDOP valores por debajo
  de 4 son aceptables.

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GPS Diferencial

• Con objeto de reducir las fuentes de error en la
  señal GPS se invento el sistema Diferencial.
• Consiste en la corrección de los errores mediante
  la observación de los mismos satélites que el
  usuario a través de la instalación de una o
  varias estaciones receptoras en coordenadas
  conocidas.
• Esta/s estacion/es calcula los errores de las
  distintas distancias a los diferentes satélites y
  los transmite en tiempo real al receptor GPS del
  usuario

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• Sistemas de GPS Diferencial
• Estacion Base Propia Un receptor GPS ubicado en
  unas coordenadas conocidas en las cercanías de la
  zona de estudio. Mediante un radio enlace las
  correcciones son transmitidas al receptor móvil

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• WAAS / EGNOS /MSAS /SNAS
• Es una red de estaciones terrestres que
  retransmiten las correcciones diferenciales a
  través de varios satélites geoestacionarios. Es
  gratuito.

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• LAAS
• Se trata de instalar varios pseudolitos (equipos
  en tierra que simulan ser satélites) en las
  cercanías de un aeropuerto y mediante receptores
  GPS poder realizar maniobras de aterrizaje,
  simulando un MLS.

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• Radiofaros
• Son correcciones diferenciales transmitidas en
  la onda portadora de los radiofaros costeros.

• Trabajan en la banda de 300 Mhz
• En España existen 21 radiofaros.
• Es gratuito.

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• Omnistar
• Es un sistema de pago similar al WAAS / EGNOS,
  pero que es capaz de ofrecer una precisión
  centimetrica.

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• PRECISON DEL DGPS

TIPO Precisión Notas
Radio enlace Milimétrica A
WAAS / EGNOS 1-3 mts B
Omnistar 20 cms C
Radiofaros Submetrica D
A Depende del tipo de receptor DGPS y de la
distancia entre Estación Base y Móvil. B Se ha
llegado a conseguir precisiones por debajo del
metro. C Se puede contratar distintos tipos de
servicio, según coberturas y precisiones. D Gran
distancia de propagación (mas 150 Kms)
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Otras Aplicaciones

• Sincronismo de señales
• Sistema de guiado para ciegos
• Catastro
• Estudio de Fenómenos Atmosféricos
• Modelos Geológicos
• Posicionamiento en actividades deportivas
• Guiado de misiles

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• Giroscopio Virtual

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• Fotogrametría

Batimetrías
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• Control de Flotas de Vehiculos

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Galileo

• La constelación de Galileo estará formada por 30
  satélites de nueva generación (27 operativos y 3
  en reserva), situados en tres órbitas circulares
  alrededor de la Tierra.
• Cada órbita está a 23.616 Km. sobre la superficie
  terrestre.
• Todos los satélites trabajan en la banda L (de
  1000 a 1200 MHz).

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Glosario

• WAAS Wide Area Augmentation System
• LAAS Local Area Augmentation System
• EGNOS European Geostationary Navigation Overlay
  System
• MSAS Multifunctional Satelite Augmentation
  System
• SNAS Satelite Navigation Augmentation System
• GLONASS Global Navigation System
• CA Coarse Acquisition
• P Precise
• DGPS Diferential GPS
• HDOP Horizontal Dilution of Precision
• PDOP Position Dilution of Precision
• VDOP Vertical Dilution of Precision
• GDOP Geometric Dilution of Precision
• MLS Microwave Landing System

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Internet

• www.applanix.com
• www.trimble.com
• www.garmin.com
• www.novatel.com
• www.bendixking.com
• www.thalesnavigation.com
• www.gpsworld.com

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• MUCHAS GRACIAS
• POR VUESTRA ATENCIÓN.
• SALUDOS
• Antonio Giroan