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.
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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
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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.
Slide 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.
Slide 4
¿Qué es el GPS?
Slide 5
El Sistema GPS
Segmento Espacial
Segmento de Control
Estaciones Monitoras
Diego Garcia
Ascension Is.
Kwajalein
Hawaii
Colorado
Springs
Segmento del
Usuario
1-13
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Segmento Satelital
24 satelites
(minimo)
20000 Kms de
altura
Cada 12 hrs por
el mismo sitio
Transmiten señal
de radio
Slide 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.
Slide 8
Slide 9
Segmento de Control
Cinco estaciones
Controlan orbita
del satelite
Verifican calidad
de la señal
Pronosticar sus
efemérides
Calibrar los
relojes atómicos
Slide 10
Componentes del GPS
Slide 11
Componentes del GPS
Slide 12
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).
Slide 13
Esquema de funcionamiento . .
3
2
Hay que saber la
posic. del satélite
4
Correcciones por
atmósfera e ionósfera
Se requieren
relojes precisos
1
5
Se usa la distancia
a los satélites
Eliminar S/A
Slide 14
Cómo trabaja GPS . . .
1
Usa medidas de 4+ satelites
Distancia = tiempo de viaje x velocidad de la luz
Señales viajan a velocidad luz
14
Slide 15
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
Slide 16
Cómo trabaja GPS . . .
3
Utiliza la localización del satélite
Segmento de Espacio
La posición del
satélite es monitoreada y actualizada
Efemerides es
transmitida a los
usuarios
Estaciones Monitoreo
• Diego Garcia
• Ascension Island
• Kwajalein
• Hawaii
GPS Control
Colorado Springs
16
Slide 17
Cómo trabaja GPS . . .
4
Correcciones atmosféricas
Ionósfera
Tropósfera
El receptor estima
los retardos de la señal
cuando pasa por la
atmósfera
17
Slide 18
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)
Slide 19
Trilateración con los
satelites
La cuarta medida
dará directamente
sólo uno de los
dos puntos
1-26
Slide 20
Trilateración
Una medida nos da la posición en una
esfera
11,000 millas
20
2nd
Slide 21
Trilateración
La segunda medida nos da la
intersección de dos esferas
La intersección de
dos esferas es un
círculo
21
3rd
Slide 22
Trilateración
La tercera medida nos da dos puntos
La intersección de tres
esferas son dos puntos
22
Slide 23
Trilateración
La cuarta medida permite decidir entre
La cuarta medida permite
dos puntos
escoger uno de los dos
puntos
23
Slide 24
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.
Slide 25
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.
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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.
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El recptor GPS
Piloto
automático
Antenas
y
conexiones
Receptor
Procesador
Unidad
de
presentación
Unidad
de
control
Slide 28
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.
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Sistema Glonass
Slide 30
Comparación entre Navstar y Glonass
Característica
Compañía Impulsora
Número de satélites
Tipo de órbita
Frecuencias
Método de acceso
Vida útil aprox.
NAVSTAR GPS
Departamento de Defensa de EUA
(NAVSTAR Systems Ltd)
24 en 6 planos orbitales
Media (20,200 km); inclinación 63 ;
período de 12 hrs.
Banda L (L1=1.57542, L2=1.2276 GHz)
CDMA (Espectro Esparcido)
7.5 años
GLONASS
Gobierno Ruso
24 en 6 planos orbitales
Media (19,200 km) en 6 planos orbitales; inclinación
64.8 ; período de 11 hrs 15 min.
Banda L (L1=1.609 GHz, L2=1.251 GHz)
CDMA (Espectro Esparcido)
7.5 años
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Fuentes de errores en los GPS
Slide 32
Errores, Equivocaciones,
y Consideraciones
Operacionales
DOP
Disponibilidad Selectiva (S/A)
Geometría de Satélites (DOP)
Multicamino
Slide 33
Errores
Relojes de los Satélites
Efemérides
Receptores
Tropo/Iono
S/A
0
20
40
60
Metros
S/A Off?
80
100
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Disponibilidad Selectiva (S/A)
El Gobierno de E.U. Puede degradar la
precisión
Err. Budget
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
Slide 35
Se eliminará la Disponibilidad
Selectiva?
so what?
Talvez!
Slide 36
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
Slide 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
10 m
S/A 3 of 3
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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!
Acc examples
<1m
Slide 39
Ejemplos de diferentes
requerimientos de Precisión
DGPS
50 m - Navegación marítima o en
cielo abierto
12.5 m - Navegación a objetos
3m
- Captura de Datos GIS rurales
1m
- Captura de Datos GIS urbanos
1 cm
0.5 cm - Levantamientos Geodésicos
- Levantamientos Topográficos
Slide 40
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
Slide 41
Dilución de la Precisión (DOP)
La posición relativa de los satélites
afecta la precisión
4 sec
6 sec
good dop
Situacion Ideal
Slide 42
Dilución de la Precisión (DOP)
Situación Real - Círculos difusos
6 ‘ish sec
4 ‘ish sec
incertidumbre
La posición es en realidad un caja
bad dop
incertidumbre
Slide 43
Dilución de la Precisión (DOP)
Empeora con algunas
ángulos
El área de incertidumbre
What is S/A
Se vuelve mayor cuando los satélites están muy cerca
Slide 44
Un poco más de los DOP...
La distribución de los datos refleja la
geometría de los satélites
PDOP2 = HDOP2 * VDOP2
spos = PDOP * URA
Slide 45
Multicamino
Poca Elevación
Baja Relación de Señal a Ruido (SNR)
Platos Protectores
Periodicidad de 10 min aprox.
Slide 46
¿ Qué es DGPS ?
DGPS es un método para eliminar errores en un
receptor GPS, para hacer la salida más precisa
Slide 47
Corrección Diferencial
Se ubica un GPS en una posición
conocida
– Llamado “estación base”
BASE
El receptor sabe con
precisión donde está…
Posición
absoluta
de
referencia
…luego el error se puede
calcular
Posiciones
GPS
t+1
Tiempo t
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Corrección diferencial
Mientras tanto usted toma datos en
diferentes sitios
– Usted no sabe donde está
MOVIL
?
t+1
Tiempo t
Al mismo tiempo, los
errores que ocurren en un
sitio estan ocurriendo en
cualquier punto cerca a
éste...
Slide 49
Corrección diferncial
MOVIL
?
BASE
t+1
Tiempo t
t+1
Tiempo t
…así que el error calculado en la base puede ser aplicado
a las posiciones capturadas con el receptor móvil…
Corrigiendo las posiciones del móvil
Slide 50
Corrección diferencial - Tiempo
Real
Estación de
referencia en
posición conocida
Radio enlace enviando correcciones
.
Usted - en una posición
desconocida
Slide 51
Corrección Diferencial Postproceso
Estación de
referencia en
posición conocida
Datos se procesan después
en la oficina
.
Usted en una posición
desconocida
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Datos Corregidos Vs.
Datos Sin Corregir
Sin Corregir
Corregidos
3-12
Slide 53
Asegurando datos de calidad
Número de
satélites
PDOP
Elevación
SNR
Slide 54
Otros sistemas satelitales
En la actualidad existen otros sistemas satelitales que
ofrecen el servicio de localización, como Inmarsat,
AMSC (American Mobile Satellite Corp.), y
OmniTRACS de Qualcomm, basándose en GPS y
apoyándose en satélites geoestacionarios (GEOs) y
sus respectivas estaciones terrenas de monitoreo;. los
usos principales son el rastreo de flotillas de
vehículos.
Con el lanzamiento de los satélites de órbita baja
(LEO) y su puesta en operación en los próximos
años, como por ejemplo Iridium, GlobalStar,
Orbcomm, ODYSSEY, entre otros, habrá más
opciones para aplicaciones en el área de la
determinación de la posición.
Slide 55
En la práctica
La precisión en GPS va a depender de varios factores: las
señales que emiten los satélites dirigidas al usuario civil, éstas
vienen con un error implícito conocido como disponibilidad
selectiva. Otro factor es la desviación de los relojes; los relojes
que traen internamente los receptores GPS por supuesto no son
atómicos como los que traen los satélites, el costo de estos
relojes pueden oscilar en el orden de $50,000 US dlls, por lo que
es imposible e incosteable tener un receptor GPS dotado con un
reloj atómico. Otro factor importante son las condiciones de
radio-propagación de la ionosfera. Otro factor de error son las
multitrayectorias de la señal, lo que hace que ésta al ser
reflejada por un objeto sólido el tiempo de travesía sea
inexacto. Estos y otros factores de error provocan que los
cálculos que realiza el receptor GPS sean de poca
aproximación.
Slide 56
GPS Usado en muchos campos
OEM
SIG
Militar
Land Survey
Aviación
GPS
Source
Marino
Minería
Construcción
Agricultura
Consumidores
Seguimiento
Slide 57
Qué es un sistema de
Información Geográfica (SIG)
Un SIG es un sistema para manejar
una base de datos con elementos
distribuídos espacialmente y sus
atributos asociados
– Captura de datos espaciales
– Administración
– Despliegue
– Análisis
– Toma de decisiones
59
Slide 58
Entonces . . . Porqué usar GPS
para captura de datos SIG?
Slide 59
Entonces . . . Porqué usar GPS para
captura de datos SIG?
Ofrece posiciones precisas para
puntos, líneas y areas
– Captura de datos SIG
Habilidad para navegar a
elementos existentes
– Relocalización de elemen– tos existentes para actualización
– y verificación
Ideal para muchas
aplicaciones SIG
61
Slide 60
Aplicaciones de GPS en SIG
Recursos Naturales
Ambiental
Urbano y Municipal
Servicios
Slide 61
Almacenamiento de Datos SIG
Dos tipos de datos en un SIG
Cartográficos - datos espaciales
– Puntos
– Líneas (Arcos)
– Areas (Polígonos)
No-Cartográficos - descriptivos
– Atributos
– Valores de atributos
63
Slide 62
Usando GPS para captura y
actualización de datos SIG
1. Preparación en la oficina
2. Captura de Datos en Campo
3. Proceso en la oficina
4. Actualización de datos
64
Slide 63
Costos GPS
Slide 64
Costos Trimble
GPS Geodésicos
– T 4700
$60.000 US
– Precisión de 5 mm, una hora de toma, con
CRD
– Precisión de 1 cm, 45 minutos de toma,
con CRD
– Componentes Independientes
– T 4800
$68.000 US
– Componentes Integrados en el bastón
– Alquiler
$100 US
Slide 65
Costos Trimble
GPS Cartográficos y topográficos
– GPS Pathfinder Pro XR
$13.000 US
– Precisión de 50 a 10 cm , con CRD
– Tiempo de Toma de 1 a 15 segundos.
– Alquiler
$75 US
GPS Navegadores
– Geo Explorer
$4.000 US
– Precisión de 2 a 5 metros 1 minuto de
toma, con CRD
– Precisión de 1metro con toma de 40
minutos
Slide 66
Costos Adicionales
Opción de Satélite anual por cada
receptor para desarrollar corrección
diferencial en tiempo real
$2.500 US
Radios de enlace en tiempo real
repetidora y base móvil
$6.800 US
Móvil Adicional
$1.400 US
Cursos de Capacitación
$2.500 US
Slide 67
Costos CORVALLEIS
GPS Cartográfico
$3.000 US
– Precisión de 1 a 5 mt
GPS Geodésico
US
$40.000
– Precisión Submetrico
– Doble Frecuencia
– Opción de satélite
– Opción de radio
GPS Navegadores
$2.000 US
– Precisión de 1a 5 mt con CRD
Slide 68
Contratación de toma de puntos
en zona Urbana
Topográficos
– Precisión de 25 m
US pto.
– Precisión de 50 a 10 cm
US pto.
Geodésicos
pto.
Alquiler a particulares
– Un Operario Diario
– Un equipo de 1 Frecuencia
– Un equipo de 2 Frecuencia
$25
$175
$175 US
$ 45 US
$ 100 US
$ 200 US
Slide 69
Contratación de toma de puntos
en zona Rural
Topográficos
– Precisión de 25 m
pto.
– Precisión de 50 a 10 cm
US pto.
Geodésicos
Zona Roja
pto.
$20 US
$150
$150 US pto.
$1.500 US
Slide 70
Relacion Costo Precisión
80000
60000
40000
20000
0
0
5
10
Precisión
15
20
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?
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
Slide 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.
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¿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.
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¿Qué es el GPS?
Slide 5
El Sistema GPS
Segmento Espacial
Segmento de Control
Estaciones Monitoras
Diego Garcia
Ascension Is.
Kwajalein
Hawaii
Colorado
Springs
Segmento del
Usuario
1-13
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Segmento Satelital
24 satelites
(minimo)
20000 Kms de
altura
Cada 12 hrs por
el mismo sitio
Transmiten señal
de radio
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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.
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Segmento de Control
Cinco estaciones
Controlan orbita
del satelite
Verifican calidad
de la señal
Pronosticar sus
efemérides
Calibrar los
relojes atómicos
Slide 10
Componentes del GPS
Slide 11
Componentes del GPS
Slide 12
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).
Slide 13
Esquema de funcionamiento . .
3
2
Hay que saber la
posic. del satélite
4
Correcciones por
atmósfera e ionósfera
Se requieren
relojes precisos
1
5
Se usa la distancia
a los satélites
Eliminar S/A
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Cómo trabaja GPS . . .
1
Usa medidas de 4+ satelites
Distancia = tiempo de viaje x velocidad de la luz
Señales viajan a velocidad luz
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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
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Cómo trabaja GPS . . .
3
Utiliza la localización del satélite
Segmento de Espacio
La posición del
satélite es monitoreada y actualizada
Efemerides es
transmitida a los
usuarios
Estaciones Monitoreo
• Diego Garcia
• Ascension Island
• Kwajalein
• Hawaii
GPS Control
Colorado Springs
16
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Cómo trabaja GPS . . .
4
Correcciones atmosféricas
Ionósfera
Tropósfera
El receptor estima
los retardos de la señal
cuando pasa por la
atmósfera
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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)
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Trilateración con los
satelites
La cuarta medida
dará directamente
sólo uno de los
dos puntos
1-26
Slide 20
Trilateración
Una medida nos da la posición en una
esfera
11,000 millas
20
2nd
Slide 21
Trilateración
La segunda medida nos da la
intersección de dos esferas
La intersección de
dos esferas es un
círculo
21
3rd
Slide 22
Trilateración
La tercera medida nos da dos puntos
La intersección de tres
esferas son dos puntos
22
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Trilateración
La cuarta medida permite decidir entre
La cuarta medida permite
dos puntos
escoger uno de los dos
puntos
23
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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.
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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.
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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.
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El recptor GPS
Piloto
automático
Antenas
y
conexiones
Receptor
Procesador
Unidad
de
presentación
Unidad
de
control
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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.
Slide 29
Sistema Glonass
Slide 30
Comparación entre Navstar y Glonass
Característica
Compañía Impulsora
Número de satélites
Tipo de órbita
Frecuencias
Método de acceso
Vida útil aprox.
NAVSTAR GPS
Departamento de Defensa de EUA
(NAVSTAR Systems Ltd)
24 en 6 planos orbitales
Media (20,200 km); inclinación 63 ;
período de 12 hrs.
Banda L (L1=1.57542, L2=1.2276 GHz)
CDMA (Espectro Esparcido)
7.5 años
GLONASS
Gobierno Ruso
24 en 6 planos orbitales
Media (19,200 km) en 6 planos orbitales; inclinación
64.8 ; período de 11 hrs 15 min.
Banda L (L1=1.609 GHz, L2=1.251 GHz)
CDMA (Espectro Esparcido)
7.5 años
Slide 31
Fuentes de errores en los GPS
Slide 32
Errores, Equivocaciones,
y Consideraciones
Operacionales
DOP
Disponibilidad Selectiva (S/A)
Geometría de Satélites (DOP)
Multicamino
Slide 33
Errores
Relojes de los Satélites
Efemérides
Receptores
Tropo/Iono
S/A
0
20
40
60
Metros
S/A Off?
80
100
Slide 34
Disponibilidad Selectiva (S/A)
El Gobierno de E.U. Puede degradar la
precisión
Err. Budget
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
Slide 35
Se eliminará la Disponibilidad
Selectiva?
so what?
Talvez!
Slide 36
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
Slide 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
10 m
S/A 3 of 3
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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
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Acc examples
<1m
Slide 39
Ejemplos de diferentes
requerimientos de Precisión
DGPS
50 m - Navegación marítima o en
cielo abierto
12.5 m - Navegación a objetos
3m
- Captura de Datos GIS rurales
1m
- Captura de Datos GIS urbanos
1 cm
0.5 cm - Levantamientos Geodésicos
- Levantamientos Topográficos
Slide 40
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
Slide 41
Dilución de la Precisión (DOP)
La posición relativa de los satélites
afecta la precisión
4 sec
6 sec
good dop
Situacion Ideal
Slide 42
Dilución de la Precisión (DOP)
Situación Real - Círculos difusos
6 ‘ish sec
4 ‘ish sec
incertidumbre
La posición es en realidad un caja
bad dop
incertidumbre
Slide 43
Dilución de la Precisión (DOP)
Empeora con algunas
ángulos
El área de incertidumbre
What is S/A
Se vuelve mayor cuando los satélites están muy cerca
Slide 44
Un poco más de los DOP...
La distribución de los datos refleja la
geometría de los satélites
PDOP2 = HDOP2 * VDOP2
spos = PDOP * URA
Slide 45
Multicamino
Poca Elevación
Baja Relación de Señal a Ruido (SNR)
Platos Protectores
Periodicidad de 10 min aprox.
Slide 46
¿ Qué es DGPS ?
DGPS es un método para eliminar errores en un
receptor GPS, para hacer la salida más precisa
Slide 47
Corrección Diferencial
Se ubica un GPS en una posición
conocida
– Llamado “estación base”
BASE
El receptor sabe con
precisión donde está…
Posición
absoluta
de
referencia
…luego el error se puede
calcular
Posiciones
GPS
t+1
Tiempo t
Slide 48
Corrección diferencial
Mientras tanto usted toma datos en
diferentes sitios
– Usted no sabe donde está
MOVIL
?
t+1
Tiempo t
Al mismo tiempo, los
errores que ocurren en un
sitio estan ocurriendo en
cualquier punto cerca a
éste...
Slide 49
Corrección diferncial
MOVIL
?
BASE
t+1
Tiempo t
t+1
Tiempo t
…así que el error calculado en la base puede ser aplicado
a las posiciones capturadas con el receptor móvil…
Corrigiendo las posiciones del móvil
Slide 50
Corrección diferencial - Tiempo
Real
Estación de
referencia en
posición conocida
Radio enlace enviando correcciones
.
Usted - en una posición
desconocida
Slide 51
Corrección Diferencial Postproceso
Estación de
referencia en
posición conocida
Datos se procesan después
en la oficina
.
Usted en una posición
desconocida
Slide 52
Datos Corregidos Vs.
Datos Sin Corregir
Sin Corregir
Corregidos
3-12
Slide 53
Asegurando datos de calidad
Número de
satélites
PDOP
Elevación
SNR
Slide 54
Otros sistemas satelitales
En la actualidad existen otros sistemas satelitales que
ofrecen el servicio de localización, como Inmarsat,
AMSC (American Mobile Satellite Corp.), y
OmniTRACS de Qualcomm, basándose en GPS y
apoyándose en satélites geoestacionarios (GEOs) y
sus respectivas estaciones terrenas de monitoreo;. los
usos principales son el rastreo de flotillas de
vehículos.
Con el lanzamiento de los satélites de órbita baja
(LEO) y su puesta en operación en los próximos
años, como por ejemplo Iridium, GlobalStar,
Orbcomm, ODYSSEY, entre otros, habrá más
opciones para aplicaciones en el área de la
determinación de la posición.
Slide 55
En la práctica
La precisión en GPS va a depender de varios factores: las
señales que emiten los satélites dirigidas al usuario civil, éstas
vienen con un error implícito conocido como disponibilidad
selectiva. Otro factor es la desviación de los relojes; los relojes
que traen internamente los receptores GPS por supuesto no son
atómicos como los que traen los satélites, el costo de estos
relojes pueden oscilar en el orden de $50,000 US dlls, por lo que
es imposible e incosteable tener un receptor GPS dotado con un
reloj atómico. Otro factor importante son las condiciones de
radio-propagación de la ionosfera. Otro factor de error son las
multitrayectorias de la señal, lo que hace que ésta al ser
reflejada por un objeto sólido el tiempo de travesía sea
inexacto. Estos y otros factores de error provocan que los
cálculos que realiza el receptor GPS sean de poca
aproximación.
Slide 56
GPS Usado en muchos campos
OEM
SIG
Militar
Land Survey
Aviación
GPS
Source
Marino
Minería
Construcción
Agricultura
Consumidores
Seguimiento
Slide 57
Qué es un sistema de
Información Geográfica (SIG)
Un SIG es un sistema para manejar
una base de datos con elementos
distribuídos espacialmente y sus
atributos asociados
– Captura de datos espaciales
– Administración
– Despliegue
– Análisis
– Toma de decisiones
59
Slide 58
Entonces . . . Porqué usar GPS
para captura de datos SIG?
Slide 59
Entonces . . . Porqué usar GPS para
captura de datos SIG?
Ofrece posiciones precisas para
puntos, líneas y areas
– Captura de datos SIG
Habilidad para navegar a
elementos existentes
– Relocalización de elemen– tos existentes para actualización
– y verificación
Ideal para muchas
aplicaciones SIG
61
Slide 60
Aplicaciones de GPS en SIG
Recursos Naturales
Ambiental
Urbano y Municipal
Servicios
Slide 61
Almacenamiento de Datos SIG
Dos tipos de datos en un SIG
Cartográficos - datos espaciales
– Puntos
– Líneas (Arcos)
– Areas (Polígonos)
No-Cartográficos - descriptivos
– Atributos
– Valores de atributos
63
Slide 62
Usando GPS para captura y
actualización de datos SIG
1. Preparación en la oficina
2. Captura de Datos en Campo
3. Proceso en la oficina
4. Actualización de datos
64
Slide 63
Costos GPS
Slide 64
Costos Trimble
GPS Geodésicos
– T 4700
$60.000 US
– Precisión de 5 mm, una hora de toma, con
CRD
– Precisión de 1 cm, 45 minutos de toma,
con CRD
– Componentes Independientes
– T 4800
$68.000 US
– Componentes Integrados en el bastón
– Alquiler
$100 US
Slide 65
Costos Trimble
GPS Cartográficos y topográficos
– GPS Pathfinder Pro XR
$13.000 US
– Precisión de 50 a 10 cm , con CRD
– Tiempo de Toma de 1 a 15 segundos.
– Alquiler
$75 US
GPS Navegadores
– Geo Explorer
$4.000 US
– Precisión de 2 a 5 metros 1 minuto de
toma, con CRD
– Precisión de 1metro con toma de 40
minutos
Slide 66
Costos Adicionales
Opción de Satélite anual por cada
receptor para desarrollar corrección
diferencial en tiempo real
$2.500 US
Radios de enlace en tiempo real
repetidora y base móvil
$6.800 US
Móvil Adicional
$1.400 US
Cursos de Capacitación
$2.500 US
Slide 67
Costos CORVALLEIS
GPS Cartográfico
$3.000 US
– Precisión de 1 a 5 mt
GPS Geodésico
US
$40.000
– Precisión Submetrico
– Doble Frecuencia
– Opción de satélite
– Opción de radio
GPS Navegadores
$2.000 US
– Precisión de 1a 5 mt con CRD
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Contratación de toma de puntos
en zona Urbana
Topográficos
– Precisión de 25 m
US pto.
– Precisión de 50 a 10 cm
US pto.
Geodésicos
pto.
Alquiler a particulares
– Un Operario Diario
– Un equipo de 1 Frecuencia
– Un equipo de 2 Frecuencia
$25
$175
$175 US
$ 45 US
$ 100 US
$ 200 US
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Contratación de toma de puntos
en zona Rural
Topográficos
– Precisión de 25 m
pto.
– Precisión de 50 a 10 cm
US pto.
Geodésicos
Zona Roja
pto.
$20 US
$150
$150 US pto.
$1.500 US
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Relacion Costo Precisión
80000
60000
40000
20000
0
0
5
10
Precisión
15
20
Slide 71
?