GPS

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GPS

  1. 1. GPS (Global Positioning System) Rubén Silla Fuentes Iván Pérez Sánchez www.fpnetzone.com
  2. 2. Japón Europa y China con GPS Japón hacía público a principios de este año el Michibiki, su satélite GPS experimental lanzado con la intención de mejorar la cobertura y precisión del actual sistema americano en el montañoso país. Ultimas Noticias www.dailynews.com THE WORLD’S FAVOURITE NEWSPAPER -Since 2012 En Europa trabajan todavía en Galileo, que se espera operativo para 2013, está previsto que Galileo trabaje conjuntamente con el sistema americano y con el GLONASS ruso, ofrecería una alternativa europea al GPS EE.UU. En China el sistema Compass, el más ambicioso de todos que pretende crear una gran red de navegación compuesta por 35 satélites con un margen de error de reloj a 50 nanosegundos y precisión de 0.2 metros por segundo, se encuentra en fase de pruebas, con algunos satélites ya lanzados a la órbita del planeta.
  3. 3. Índice • ¿Qué es? • ¿Cómo funciona? • Precisión • Fuentes de error www.fpnetzone.com
  4. 4. ¿Qué es? • Aplicación libre y gratuita diseñada y controlada por el departamento de defensa de los Estados Unidos (1994) que proporciona servicios de posicionamiento (altitud, latitud, longitud), navegación (coche, barco, avión) y tiempo (único sistema de referencia temporal para todos los usuarios). También conocida como NAVSTAR. • Está formada por tres secciones:  Espacio aéreo: controlado por el DoD EEUU  Sistema de control: controlado por el DoD EEUU  Usuario o Aplicación www.fpnetzone.com
  5. 5. ¿Qué es? • Espacio aéreo:  Está formado por seis anillos equidistantes que orbitan a 20.200 km de la superficie de la Tierra (MEO – Medium-Earth Orbit).  Cada anillo aloja 4 satélites equidistantes.  Cada satélite viaja a 3,9 km/s y da una vuelta a la Tierra cada 12h (11h58min en la Tierra)  Los satélites emiten señales de radiofrecuencia a los usuarios.  A cada satélite se le estima un tiempo de vida entre 7.5 y 11 años. www.fpnetzone.com
  6. 6. ¿Qué es? • Espacio aéreo: www.fpnetzone.com
  7. 7. ¿Qué es? • Espacio aéreo:  Cada satélite recibe de la estación de control principal los datos y comandos de navegación, generalmente de corrección de posición y tiempo.  Cada satélite genera sus propios datos de navegación y los emite periódicamente a la superficie terrestre junto con un patrón de control. Ambos mensajes son multiplexados con la técnica CDMA y modulados (BPSK) en la banda L1 y L2 respectivamente. Cada satélite tiene una código PRN único. El patrón de control transmitido en la banda L2 se utiliza para calcular el retardo que genera la ionosfera en la transmisión y sólo se utiliza para un uso militar. www.fpnetzone.com
  8. 8. ¿Qué es? • Espacio aéreo: www.fpnetzone.com
  9. 9. ¿Qué es? • Espacio aéreo: Uso civil y militar Uso militar
  10. 10. ¿Qué es? • Espacio aéreo:
  11. 11. ¿Qué es? • Sistema de control:  Red global de infraestructuras responsable del rastreo, monitorización, estudio y control de la constelación de satélites.
  12. 12. ¿Qué es? • Sistema de control:  Estación de Control Principal (Colorado):  Recibe información acerca del posicionamiento de los satélites de las estaciones de monitorización y envía mensajes a los satélites para mantenerlos perfectamente ubicados.  Responsable del mantenimiento y solución de incidencias  Las antenas utilizadas para la comunicación con los satélites (datos y comandos de navegación) trabajan en la banda de las microondas S (1.5-5.2Ghz)
  13. 13. ¿Qué es? • Sistema de control:
  14. 14. ¿Qué es? • Usuario o Aplicación: GPS FUNCIONA A DOS NIVELES  Servicios de posicionamiento normal (SPS): disponible para todos los usuarios de GPS (militares, privados, y comerciales) en una base mundial y continua, gratis. EE.UU. puede variar la exactitud manipulando las ondas o los relojes.  Servicio de posicionamiento preciso (PPS): Este es un servicio militar de gran exactitud para posicionamiento, velocidad y tiempo, disponible en forma mundial y continúa a usuarios autorizados por el departamento de defensa de los estados unidos. www.fpnetzone.com
  15. 15. ¿Cómo funciona? • El sistema GPS se basa en el principio matemático de la triangulación. Para determinar la posición de un punto es necesario determinar la distancia exacta que lo separa de los satélites. • Para calcular estas distancias es necesario que el receptor (usuario) y el satélite estén sincronizados. Los satélites tienen relojes atómicos muy exactos y además se sincronizan entre si. Las bases de mantenimiento de GPS ajustan los relojes de los satélites. Un el receptor tenemos un simple reloj de cuarzo. Unas milésimas suponen un error de quilómetros. • Para sincronizar con exactitud el reloj del receptor el satélite envía junto con los datos de navegación (banda L1) un patrón de control (banda L2) que el receptor utiliza para calcular el retardo. www.fpnetzone.com
  16. 16. ¿Cómo funciona? • Principio matemático de la triangulación  El receptor GPS ha de calcular la distancia que lo separa de al menos tres satélites para determinar su posición.  Con la ayuda de un cuarto satélite el receptor puede determinar su altura respecto al nivel del mar. www.fpnetzone.com
  17. 17. Precisión • En los sistemas convencionales GPS, un solo receptor, tiene un error máximo de 7.8 m con una fiabilidad del 95%. • El error medio es de un metro como muestran los datos recogidos por la FAA. Se puede mejorar las precisión utilizando sistemas de aumento con errores de centímetros. www.fpnetzone.com
  18. 18. Precisión • Los sistemas de aumento están formados por al menos una estación fija y otra móvil. • La base de funcionamiento de este sistema es la corrección diferencial:  Consiste en obtener datos satelitales en forma simultánea por dos receptores, uno de los cuales es ubicado en una posición conocida y otro en una posición variable (base y móvil).  La base transmite estas correcciones hacia los móviles a través de sistemas de radio y módem, o por un sistema satelital y bases diseñado para este efecto, así el móvil aplica la corrección al momento de la toma de datos www.fpnetzone.com
  19. 19. Precisión SERVICIOS DE CORRECCIONES DIFERENCIALES www.fpnetzone.com
  20. 20. Precisión • El GPS de uso militar (PPS) tiene una precisión ligeramente superior al GPS de civil por poder transmitir a dos frecuencias y poder calcular de forma mucho más precisa el retardo de propagación de la señal, hecho que mejora el cálculo de la distancia entre el receptor y el satélite. www.fpnetzone.com
  21. 21. Fuentes de error • Posibles causas de los errores cometidos en el cálculo de la distancia entre receptor y satélite:  Los relojes de los satélites pueden no estar perfectamente sincronizados.  Las órbitas de los satélites pueden no ser perfectamente conocidas  Las distintas capas de la atmósfera, así como los efectos meteorológicos pueden distorsionarla o frenarla.  La señal puede venirnos rebotada de edificios o montañas, de modo que no estamos midiendo la línea recta que nos une al satélite. www.fpnetzone.com
  22. 22. Fuentes de error Fuentes de error Fuente Efecto Ionósfera ± 5 m Efemérides ± 2,5 m Reloj satelital ± 2 m Distorsión multibandas ± 1 m Tropósfera ± 0,5 m Errores numéricos ± 1 m o menos www.fpnetzone.com

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