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Precisión del WAASPrecisión del WAAS
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Utilización de Unidades de GPSUtilización de Unidades de GPS
• Las unidades de GPS generalmente se dividen en aquellas ...
GPS Garmin 60CSxGPS Garmin 60CSx
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Configuración deConfiguración de
UnidadesUnidades
• Pulse MENU dos veces
para abrir el Menú
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  • Cuando se empezó a explorar los océanos, en donde los único objetos visibles eran el sol, la luna y las estrellas, éstos comenzaron a ser los puntos de referencia y comenzó la era de la navegación celestial.
    La posición relativa de las estrellas y su arreglo geométrico lucen diferente desde diferentes localidades de la tierra. Por lo tanto, observando la configuración de las estrellas uno podría estimar su posición en la tierra y la dirección que debería tomar hacia su destino.
    Para mejorar la precisión, se inventaron instrumentos ópticos especiales para medir ángulos de vista entre las estrellas. Estos ángulos se utilizaban luego para determinar la posición del observador con la ayuda de cartas de navegación precalculadas que facilitaban la tediosa tarea del cálculo manual.
  • El proceso de medir ángulos de las estrellas con instrumentos ópticos consume demasiado tiempo y es impreciso. No se puede utilizar durante el día o en noches nubosas. Los ángulos medidos tienen que ser transferidos a cartas especiales y después de tediosos cálculos, la posición derivada es buena dentro de un rango de varios kilómetros.
    El proceso de cálculo básico fue la triangulación geométrica, en donde las estrellas eran los puntos conocidos de referencia y los ángulos medidos entre ellas y el navegante resolverían los componentes de los triángulos y determinar de esta manera la posición del navegante.
  • Cerca de la mitad de este siglo, los científicos descubrieron la manera de medir distancias utilizando las señales de radio. El concepto era medir el tiempo que le toma a una señal especial de radio viajar desde una estación de transmisión a un dispositivo especial designado para recibirlas.
  • Asumamos que una torre de transmisión se instala en un punto conocido, A, y que se tiene un radio especial que puede recibir señales desde el transmisor A y medir la distancia hacia él. La localización exacta del punto A es programada en nuestro receptor especial de radio. Nosotros estamos en una posición desconocida. Encendemos el receptor y medimos la distancia hacia el transmisor que es de 12,325 m. Esto no nos dice donde estamos pero reduce nuestra posición a un punto en el círculo con radio 12,325 m. Alrededor del transmisor, como se muestra en la Figura 1.
  • Luego asumimos que una segunda torre de transmisión esta instalada en otro punto conocido B. El mismo receptor mide la distancia al transmisor B como 9,729 m. Esto nos dice que estamos en algún lugar de un círculo con radio de 9,729 m del transmisor B. Ahora tenemos dos piezas de información: nuestra distancia al punto A es 12,325 y nuestra distancia al punto B es de 9,729 m. Por lo tanto estamos en el círculo A y B al mismo tiempo. Nosotros debemos estar en la intersección de los dos círculos, una de los dos puntos P o Q que se muestran en la figura 2. Midiendo nuestra distancia a un un tercer transmisor C identificaría exactamente donde estamos. Los sistemas de navegación que utilizan estas señales de radio para medir distancias a varias torres de transmisión localizadas en puntos conocidos se llamas sistemas de radionavegación.
  • LORAN (Long Range Navigation) es un tipo de sistema de radionavegación que comenzó a operar en 1950. Cada cadena de LORAN consiste de al menos cuatro transmisores y cubre típicamente un área de cerca de 800 km. Cuando se desea cubrir áreas más grandes se necesitan varias cadenas.
    Cada cadena difunde las señales de radio a una frecuencia determinada. Un receptor LORAN sintoniza las señales de radio de los transmisores en la cadena, mide las distancias a ellos automáticamente y calcula la posición del receptor. En una jornada se pueden pasar a través de varias cadenas, por lo que el navegante necesita conocer y sintonizar en la frecuencia de cada cadena por la que está pasando.
    Este sistema tiene las siguientes desventajas:
    El cubrimiento es limitado a cerca del 5% de la superficie de la tierra en donde las cadenas están instaladas (No es global)
    Los transmisores LORAN envían señales a lo largo de la superficie de la tierra y por lo tanto solamente pueden proveer posiciones bidimensionales (latitud y longitud). No puede proveer información acerca de la altura.
    Su precisión es buena en aproximadamente 250 m.
  • Para remediar las limitaciones anteriores, se concibieron sistemas de radionavegación basados en satélites, en los cuales se montaron radiotransmisores mejorados a bordo de satélites a grandes altitudes para dar un cubrimiento más amplio. Las señales de los satélites de navegación pueden cubrir grandes áreas y varios de ellos cubren todo el planeta.
    Uno de los primeros sistemas de navegación por satélite fue Transit. La experiencia ganada en este sistema llevó al desarrollo de los sistemas de posicionamiento global actuales (GPS), desarrollados por los EEUU y los sistemas globales de navegación por satélite (GLONASS) desarrollados por la Federación Rusa. Ambos son muy similares en su funcionamiento.
  • WAAS consists of approximately 25 ground reference stations positioned across the United States that monitor GPS satellite data. Two master stations, located on either coast, collect data from the reference stations and create a GPS correction message. This correction accounts for GPS satellite orbit and clock drift plus signal delays caused by the atmosphere and ionosphere. The corrected differential message is then broadcast through one of two geostationary satellites, or satellites with a fixed position over the equator. The information is compatible with the basic GPS signal structure, which means any WAAS-enabled GPS receiver can read the signal.
  • Introducción a los Sistemas de Posicionamiento Global

    1. 1. 1 Introducción a los Sistemas deIntroducción a los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS)Posicionamiento Global (GPS) Sergio VelSergio Velásquezásquez ConsultorConsultor velasquez.m.sergio@gmail.comvelasquez.m.sergio@gmail.com Cel. 87047509Cel. 87047509 Curso SIG y Teledetección Aplicados aCurso SIG y Teledetección Aplicados a Agricultura y Gestión de RRNNAgricultura y Gestión de RRNN Universidad EARTHUniversidad EARTH Setiembre de 2012Setiembre de 2012
    2. 2. 2 ¿Por qué SPG?¿Por qué SPG? • Tratar de averiguar en donde estamos y hacia a dondeTratar de averiguar en donde estamos y hacia a donde vamos.vamos. • La navegación y el posicionamiento son cruciales paraLa navegación y el posicionamiento son cruciales para muchas actividades y el proceso siempre había sido unmuchas actividades y el proceso siempre había sido un poco complicado.poco complicado. • Con el paso de los años se probaron muchas tecnologías,Con el paso de los años se probaron muchas tecnologías, pero cada una de ellas tiene algunas desventajas.pero cada una de ellas tiene algunas desventajas. • Finalmente el DoD (EEUU) decidió que los militaresFinalmente el DoD (EEUU) decidió que los militares tenían que tener una manera super precisa detenían que tener una manera super precisa de posicionamiento. Invirtieron 12 billones de dólares y elposicionamiento. Invirtieron 12 billones de dólares y el resultado es el SPG que ha cambiado la navegación pararesultado es el SPG que ha cambiado la navegación para siempre.siempre.
    3. 3. 3 La Era de PiedraLa Era de Piedra Identificar y recordar objetos yIdentificar y recordar objetos y marcas comomarcas como puntos depuntos de referenciareferencia fueron lasfueron las técnicas que el hombretécnicas que el hombre primitivo utilizó para encontrarprimitivo utilizó para encontrar la ruta a través de junglas yla ruta a través de junglas y desiertos.desiertos. Dejando piedras, marcandoDejando piedras, marcando árboles, referenciandoárboles, referenciando montañas fueron las primerasmontañas fueron las primeras ayudas para la navegación, yayudas para la navegación, y por tanto los primeros “puntospor tanto los primeros “puntos de referencia”.de referencia”.
    4. 4. 4 La Era de las EstrellasLa Era de las Estrellas • Cuando se comienza aCuando se comienza a explorar los oceanos se tomóexplorar los oceanos se tomó como referencia los planetas,como referencia los planetas, la luna y las estrellasla luna y las estrellas (navegación celestial)(navegación celestial) •Para mejorar la precisión sePara mejorar la precisión se inventaron instrumentosinventaron instrumentos ópticos para medir ángulos deópticos para medir ángulos de vista entre las estrellas.vista entre las estrellas.
    5. 5. 5 La Era de las EstrellasLa Era de las Estrellas • El proceso de mediciónEl proceso de medición consume mucho tiempo y esconsume mucho tiempo y es impreciso.impreciso. • No se puede utilizar durante elNo se puede utilizar durante el día o en noches nubosas.día o en noches nubosas. •El rango de medición seEl rango de medición se encuentra en el orden de variosencuentra en el orden de varios kilómetros.kilómetros. • El proceso de cálculo básicoEl proceso de cálculo básico fue la triangulación geométrica.fue la triangulación geométrica.
    6. 6. 6 La Era de la RadioLa Era de la Radio • A mitad del siglo pasado se descubrió la manera deA mitad del siglo pasado se descubrió la manera de medir distancias utilizando las señales de radio.medir distancias utilizando las señales de radio. • Se basa en el tiempo que le toma a una señalSe basa en el tiempo que le toma a una señal especial de radio viajar desde una estación deespecial de radio viajar desde una estación de transmisión a un dispositivo especial designado paratransmisión a un dispositivo especial designado para recibirlas.recibirlas.
    7. 7. 7 Se instala una torre deSe instala una torre de transmisión en un puntotransmisión en un punto conocido Aconocido A Se tiene un radio especialSe tiene un radio especial que puede recibir señalesque puede recibir señales de transmisor A y medir lade transmisor A y medir la distancia hacia éldistancia hacia él Si la distancia que se mideSi la distancia que se mide es de 12,3 km, podríamoses de 12,3 km, podríamos estar parados en cualquierestar parados en cualquier punto sobre un círculo conpunto sobre un círculo con un radio igual a laun radio igual a la distancia medidadistancia medida
    8. 8. 8 Se instala otra torre deSe instala otra torre de transmisión en un puntotransmisión en un punto conocido Bconocido B El mismo receptor mide laEl mismo receptor mide la distancia al transmisor Bdistancia al transmisor B como 9,7 km.como 9,7 km. Ya que estamos sobre losYa que estamos sobre los dos círculos al mismodos círculos al mismo tiempo, podemos estar otiempo, podemos estar o en el punto P o en Q.en el punto P o en Q. Si agregamos un tercer transmisor, laSi agregamos un tercer transmisor, la intersección de los tres círculos sería un puntointersección de los tres círculos sería un punto único y por lo tanto nos daría la posiciónúnico y por lo tanto nos daría la posición exacta!!!exacta!!!
    9. 9. 9 La Era del LORANLa Era del LORAN • LORAN (Long Range Navigation) es un tipo de sistema deLORAN (Long Range Navigation) es un tipo de sistema de radionavegación que comenzó a operar en 1950.radionavegación que comenzó a operar en 1950. • Cada cadena de LORAN consiste de al menos cuatro transmisores yCada cadena de LORAN consiste de al menos cuatro transmisores y cubre típicamente un área de cerca de 800 km.cubre típicamente un área de cerca de 800 km. • Cada cadena difunde las señales de radio a una frecuenciaCada cadena difunde las señales de radio a una frecuencia determinada. Un receptor LORAN sintoniza las señales de radio de losdeterminada. Un receptor LORAN sintoniza las señales de radio de los transmisores en la cadena, mide las distancias a ellos automáticamente ytransmisores en la cadena, mide las distancias a ellos automáticamente y calcula la posición del receptor.calcula la posición del receptor. • El cubrimiento es limitado a cerca del 5% de la superficie de la tierraEl cubrimiento es limitado a cerca del 5% de la superficie de la tierra en donde las cadenas están instaladas (No es global)en donde las cadenas están instaladas (No es global) • Los transmisores LORAN envían señales a lo largo de la superficieLos transmisores LORAN envían señales a lo largo de la superficie de la tierra y por lo tanto solamente pueden proveer posicionesde la tierra y por lo tanto solamente pueden proveer posiciones bidimensionales (latitud y longitud). No puede proveer informaciónbidimensionales (latitud y longitud). No puede proveer información acerca de la altura.acerca de la altura. • Su precisión es buena en aproximadamente 250 m.Su precisión es buena en aproximadamente 250 m.
    10. 10. 10 La Era del SatéliteLa Era del Satélite • Para remediar las limitaciones anteriores, se concibieron sistemas dePara remediar las limitaciones anteriores, se concibieron sistemas de radionavegación basados en satélites.radionavegación basados en satélites. • Las señales de los satélites de navegación pueden cubrir grandes áreasLas señales de los satélites de navegación pueden cubrir grandes áreas y varios de ellos cubren todo el planeta.y varios de ellos cubren todo el planeta. • Uno de los primeros sistemas de navegación por satélite fue Transit.Uno de los primeros sistemas de navegación por satélite fue Transit. • Estados Unidos desarrolló el sistema NAVSTAR y la FederaciónEstados Unidos desarrolló el sistema NAVSTAR y la Federación Rusa el sistema GLONASS. Ambos son muy similares enRusa el sistema GLONASS. Ambos son muy similares en funcionamiento.funcionamiento.
    11. 11. 11 Los Tres Segmentos de los SPGLos Tres Segmentos de los SPG • Segmento EspacialSegmento Espacial (Satélites)(Satélites) • Segmento de ControlSegmento de Control (Estaciones Terrenas)(Estaciones Terrenas) • Segmento del UsuarioSegmento del Usuario (Ud. y su Receptor)(Ud. y su Receptor)
    12. 12. 12
    13. 13. 13 Segmento EspacialSegmento Espacial • 24 satélites (21 operacionales y 3 de24 satélites (21 operacionales y 3 de repuesto)repuesto) • Orbitan a una altura de 12,000 millasOrbitan a una altura de 12,000 millas • Completan una orbita alrededor de laCompletan una orbita alrededor de la tierra cada 12 horastierra cada 12 horas • Transmiten señales de radio a variasTransmiten señales de radio a varias frecuencias (L1, L2, etc)frecuencias (L1, L2, etc) • Los GPS de uso civil captan laLos GPS de uso civil captan la frecuencia L1 a 1575.42 MHz en lafrecuencia L1 a 1575.42 MHz en la banda UHFbanda UHF •
    14. 14. 14 Segmento de ControlSegmento de Control • Encargado de monitorear los satélites yEncargado de monitorear los satélites y proveerlos con información corregida deproveerlos con información corregida de las orbitas y el reloj.las orbitas y el reloj. • Hay cinco estaciones alrededor de todoHay cinco estaciones alrededor de todo el mundoel mundo • Cuatro de las estaciones reciben losCuatro de las estaciones reciben los datos de los satélites y la envían a unadatos de los satélites y la envían a una estación “maestra” que corrige lasestación “maestra” que corrige las lecturas y junto de nuevo envía lalecturas y junto de nuevo envía la información a través de dos antenasinformación a través de dos antenas
    15. 15. 15 Segmento del UsuarioSegmento del Usuario • El segmento del usuario lo constituyeEl segmento del usuario lo constituye Ud. y su receptorUd. y su receptor •Entre los usuarios están pilotos deEntre los usuarios están pilotos de avión, excursionistas, alpinistas,avión, excursionistas, alpinistas, navegantes, cazadores, topógrafos,navegantes, cazadores, topógrafos, ingenieros, etc.ingenieros, etc.
    16. 16. 16 Cómo trabaja el GPS en cinco pasosCómo trabaja el GPS en cinco pasos lógicoslógicos 1.1. La base del GPS es la “triangulación” desde los satélites.La base del GPS es la “triangulación” desde los satélites. 2.2. Para “triangular” un receptor de GPS mide la distanciaPara “triangular” un receptor de GPS mide la distancia utilizando el tiempo de viaje de una señal de radio.utilizando el tiempo de viaje de una señal de radio. 3.3. Para medir el tiempo de viaje, el GPS necesita registrar elPara medir el tiempo de viaje, el GPS necesita registrar el tiempo de manera muy precisa, lo cual se logra por medio detiempo de manera muy precisa, lo cual se logra por medio de algunos trucos.algunos trucos. 4.4. Al mismo tiempo que la distancia, se necesita conocerAl mismo tiempo que la distancia, se necesita conocer exactamente la posición de los satélites en el espacio. Lasexactamente la posición de los satélites en el espacio. Las orbitas altas y un cuidadoso monitoreo es el secreto.orbitas altas y un cuidadoso monitoreo es el secreto. 5.5. Finalmente, se debe corregir por cualquier atraso que las señalFinalmente, se debe corregir por cualquier atraso que las señal experimenta cuando viaja a través de la atmósfera.experimenta cuando viaja a través de la atmósfera.
    17. 17. 17 Paso 1: TriangulaciPaso 1: Triangulación desde los satélitesón desde los satélites • La posición se calcula a partir de la distancia a los satélitesLa posición se calcula a partir de la distancia a los satélites
    18. 18. 18 Paso 1: TriangulaciPaso 1: Triangulación desde los satélitesón desde los satélites • Se mide la distancia a un segundo satéliteSe mide la distancia a un segundo satélite
    19. 19. 19 Paso 1: TriangulaciPaso 1: Triangulación desde los satélitesón desde los satélites • Se mide la distancia a un tercer satéliteSe mide la distancia a un tercer satélite
    20. 20. 20 Paso 2: Midiendo la distancia desde un satélitePaso 2: Midiendo la distancia desde un satélite • La distancia a un satélite esta determinada por laLa distancia a un satélite esta determinada por la medición de cuánto tiempo le toma a una señal demedición de cuánto tiempo le toma a una señal de radio en llegar a nuestra posición.radio en llegar a nuestra posición. • Ya que la señal viaja a la velocidad de la luzYa que la señal viaja a la velocidad de la luz (300,000 km/s), el problema es medir el tiempo en(300,000 km/s), el problema es medir el tiempo en que la señal tarda en viajar.que la señal tarda en viajar. • El tiempo de viaje para la distancia promedio a la queEl tiempo de viaje para la distancia promedio a la que se encuentran los satélites es de 0.06 segundos.se encuentran los satélites es de 0.06 segundos. • Supongamos por ahora que tenemos relojes muySupongamos por ahora que tenemos relojes muy precisos: ¿Cómo medimos el tiempo de viaje de laprecisos: ¿Cómo medimos el tiempo de viaje de la señal?señal?
    21. 21. 21 Paso 2: Midiendo la distancia desde un satélitePaso 2: Midiendo la distancia desde un satélite Sincronizando nuestros relojesSincronizando nuestros relojes • Supongamos que tanto el satélite como el receptor empiezan aSupongamos que tanto el satélite como el receptor empiezan a tocar el himno de Panamá a las 12 am en punto.tocar el himno de Panamá a las 12 am en punto. • Estando en el receptor nosotros estaríamos oyendo dosEstando en el receptor nosotros estaríamos oyendo dos versiones del himno, una generada a 11,000 km y la nuestra.versiones del himno, una generada a 11,000 km y la nuestra. • Obviamente las dos versiones estarían un pocoObviamente las dos versiones estarían un poco desincronizadas debido a que la señal del satélite ha tenido quedesincronizadas debido a que la señal del satélite ha tenido que viajar 11,000 km.viajar 11,000 km. • Si deseamos saber cuan retrasada esta la versión del satélite,Si deseamos saber cuan retrasada esta la versión del satélite, podemos empezar a retrasar la versión del receptor hasta quepodemos empezar a retrasar la versión del receptor hasta que caigan en una perfecta sincronización.caigan en una perfecta sincronización. • La cantidad de tiempo que tenemos que retrasar la versión delLa cantidad de tiempo que tenemos que retrasar la versión del receptor, es exactamente la cantidad de tiempo que tardó enreceptor, es exactamente la cantidad de tiempo que tardó en viajar la versión del satélite.viajar la versión del satélite. • Si multiplicamos este tiempo por la velocidad de la luz tenemosSi multiplicamos este tiempo por la velocidad de la luz tenemos la distancia al satélite.la distancia al satélite. • En lugar de del himno de Panamá, los satélites usan algoEn lugar de del himno de Panamá, los satélites usan algo llamado Código Pseudo-aleatorio, que es mucho más fácil dellamado Código Pseudo-aleatorio, que es mucho más fácil de tocar que el himno de Panamá.tocar que el himno de Panamá.
    22. 22. 22 • El Código Pseudo-aleatorio (CSA) es una parte fundamental delEl Código Pseudo-aleatorio (CSA) es una parte fundamental del GPS, y es en realidad una secuencia de impulsos de encendidoGPS, y es en realidad una secuencia de impulsos de encendido y apagado en los que la señal se “asemeja” mucho al ruidoy apagado en los que la señal se “asemeja” mucho al ruido eléctrico aleatorio (de ahí su nombre).eléctrico aleatorio (de ahí su nombre). Paso 2: Midiendo la distancia desde un satélitePaso 2: Midiendo la distancia desde un satélite ¿Código Aleatorio?¿Código Aleatorio? • Esta complejidad tiene varias razones de ser:Esta complejidad tiene varias razones de ser: – Es casi imposible que una señal extraña tenga la misma forma.Es casi imposible que una señal extraña tenga la misma forma. – Garantiza que el receptor no adquiera accidentalmente la señal deGarantiza que el receptor no adquiera accidentalmente la señal de otro satélite, aun utilizando todos la misma frecuencia.otro satélite, aun utilizando todos la misma frecuencia. – Hace más complicado sabotear el sistema, ya que el DoD puedeHace más complicado sabotear el sistema, ya que el DoD puede controlar su acceso.controlar su acceso. – Hace posible utilizar la señal amplificada, lo que hace innecesarioHace posible utilizar la señal amplificada, lo que hace innecesario las antenas parabólicas.las antenas parabólicas. • Sin embargo todo lo expuesto descansa en el supuesto de queSin embargo todo lo expuesto descansa en el supuesto de que tanto el satélite como el receptor empiecen a generar sustanto el satélite como el receptor empiecen a generar sus
    23. 23. 23 Las señales del GPS en detalleLas señales del GPS en detalle • Los satélites transmiten las señales en dos frecuencias:Los satélites transmiten las señales en dos frecuencias: – L1: en 1575.42 MHz y lleva un mensaje de estado y un CPA paraL1: en 1575.42 MHz y lleva un mensaje de estado y un CPA para el tiempo.el tiempo. – L2: en 1227.60 MHz y es utilizado para CPA de uso militar (másL2: en 1227.60 MHz y es utilizado para CPA de uso militar (más preciso)preciso) • Existen dos tipos de CPA:Existen dos tipos de CPA: – C/A (Adquisición ordinaria) que es modulado en L1, se repite cadaC/A (Adquisición ordinaria) que es modulado en L1, se repite cada 1023 bits y se modula a una tasa de 1Mhz. Cada satélite tiene un1023 bits y se modula a una tasa de 1Mhz. Cada satélite tiene un único CPA. El C/A es el que utiliza la sociedad civil.único CPA. El C/A es el que utiliza la sociedad civil. – P (Preciso) que es modulado tanto en L1 como en L2, se repiteP (Preciso) que es modulado tanto en L1 como en L2, se repite cada siete días a una tasa de 10 MHz. Se utiliza con fines militarescada siete días a una tasa de 10 MHz. Se utiliza con fines militares y puede ser encriptado. Cuando esta encriptado se llama códigoy puede ser encriptado. Cuando esta encriptado se llama código “Y”.“Y”. – Existe una señal de baja frecuencia que se agrega a L1 queExiste una señal de baja frecuencia que se agrega a L1 que proporciona información acerca de las órbitas de los satélites, lasproporciona información acerca de las órbitas de los satélites, las correcciones de sus relojes y otra información del estado delcorrecciones de sus relojes y otra información del estado del sistema.sistema.
    24. 24. 24 Paso 3: Adquiriendo perfectaPaso 3: Adquiriendo perfecta sincronizaciónsincronización • Si un reloj midiendo la velocidad de la luz tiene un error deSi un reloj midiendo la velocidad de la luz tiene un error de 1/1000 de segundo el error sería de aproximadamente 300 km.1/1000 de segundo el error sería de aproximadamente 300 km. • En los satélites la medida del tiempo es casi perfecta porqueEn los satélites la medida del tiempo es casi perfecta porque poseen relojes atómicos.poseen relojes atómicos. • Es imposible tener relojes atómicos en los receptores de tierraEs imposible tener relojes atómicos en los receptores de tierra (US100K).(US100K). • Para lograr tener la precisión de un reloj atómico en los relojesPara lograr tener la precisión de un reloj atómico en los relojes de los receptores, se agregó una medición extra a otro satélite.de los receptores, se agregó una medición extra a otro satélite. • Tres medidas perfectas pueden localizar un punto en el espacioTres medidas perfectas pueden localizar un punto en el espacio tridimensional, por lo tanto cuatro medidastridimensional, por lo tanto cuatro medidas imperfectasimperfectas puedenpueden hacer lo mismo.hacer lo mismo. • Esta idea es tan fundamental al trabajo del GPS que tenemosEsta idea es tan fundamental al trabajo del GPS que tenemos acá una sección separada para este tópico.acá una sección separada para este tópico.
    25. 25. 25 Eliminando el Error en los RelojesEliminando el Error en los Relojes • El punto X es donde realmente estamos y esto es lo queEl punto X es donde realmente estamos y esto es lo que nuestro receptor mostraría si tuviéramos relojes perfectos.nuestro receptor mostraría si tuviéramos relojes perfectos. • ¿Pero que pasa si nuestro reloj esta un segundo¿Pero que pasa si nuestro reloj esta un segundo atrasado comparado con el tiempo universal?atrasado comparado con el tiempo universal?
    26. 26. 26 Eliminando el Error en los RelojesEliminando el Error en los Relojes • La diferencia entre X y XX es el error que nuestrosLa diferencia entre X y XX es el error que nuestros relojes imperfectos causan.relojes imperfectos causan.
    27. 27. 27 Eliminando el Error en los RelojesEliminando el Error en los Relojes • En un mundo perfecto nuestra medición del tiempoEn un mundo perfecto nuestra medición del tiempo se vería como este.se vería como este.
    28. 28. 28 Eliminando el Error en los RelojesEliminando el Error en los Relojes • Con un segundo de retraso la situación sería esta.Con un segundo de retraso la situación sería esta. • Estos círculos gruesos muestran los “pseudorangos” (mediciones queEstos círculos gruesos muestran los “pseudorangos” (mediciones que no se han corregido por el corrimiento de los relojes).no se han corregido por el corrimiento de los relojes). • Mientras que el Sat A y el B se intersectan en XX, el Sat C no puedeMientras que el Sat A y el B se intersectan en XX, el Sat C no puede pasar a través de ese punto.pasar a través de ese punto. • El receptor busca un factor de corrección que le permita que todas lasEl receptor busca un factor de corrección que le permita que todas las mediciones se intersecten en un punto.mediciones se intersecten en un punto.
    29. 29. 29 Eliminando el Error en los RelojesEliminando el Error en los Relojes • El receptor calculará que substrayendo un segundoEl receptor calculará que substrayendo un segundo de cada medida los rangos se intersectarán en unde cada medida los rangos se intersectarán en un punto.punto. • Con este factor de corrección determinado, elCon este factor de corrección determinado, el receptor puede aplicar la corrección a todas lasreceptor puede aplicar la corrección a todas las medidas de aquí en adelante.medidas de aquí en adelante. • A partir de ese momento su reloj esta sincronizado alA partir de ese momento su reloj esta sincronizado al tiempo universal.tiempo universal. • El proceso de corrección debe repetirseEl proceso de corrección debe repetirse constantemente para asegurar que los relojesconstantemente para asegurar que los relojes permanezcan sincronizados.permanezcan sincronizados.
    30. 30. 30 Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo Errores Paso a través de laPaso a través de la atmósferaatmósfera • En el mundo real existen una serie de circunstancias queEn el mundo real existen una serie de circunstancias que pueden hacer que la sepueden hacer que la señal del satélite sea matemáticamenteñal del satélite sea matemáticamente imperfecta.imperfecta. • Conforme la señal del GPS pasa a través de las partículasConforme la señal del GPS pasa a través de las partículas cargadas de la ionósfera (50-500 km) y luego a través del vaporcargadas de la ionósfera (50-500 km) y luego a través del vapor de agua de la tropósfera, disminuye su velocidad.de agua de la tropósfera, disminuye su velocidad. • Esto crea un error parecido a el error de un mal reloj.Esto crea un error parecido a el error de un mal reloj.
    31. 31. 31 Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo Errores Paso a través de la atmósferaPaso a través de la atmósfera • Esto se puede corregir a través de modelos queEsto se puede corregir a través de modelos que predicen cuál sera el retraso para un día típico, peropredicen cuál sera el retraso para un día típico, pero las condiciones atmosféricas son raramente “típicas”.las condiciones atmosféricas son raramente “típicas”. • Otra forma es comparar las velocidades relativas deOtra forma es comparar las velocidades relativas de dos señales diferentes, llamada “frecuencia dual”,dos señales diferentes, llamada “frecuencia dual”, pero es una medida sofisticada que solamente tienenpero es una medida sofisticada que solamente tienen los receptores avanzados.los receptores avanzados.
    32. 32. 32 Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo Errores Viaje a través del sueloViaje a través del suelo • La señal al alcanzar el suelo puede rebotar en variosLa señal al alcanzar el suelo puede rebotar en varios obstáculos locales antes de alcanzar el receptor.obstáculos locales antes de alcanzar el receptor. • Esto se llama “error de multivía” y es similar a la interferenciaEsto se llama “error de multivía” y es similar a la interferencia de fantasma que se vé en un TV.de fantasma que se vé en un TV. • Los buenos receptores utilizan sofisticadas técnicas de rechazoLos buenos receptores utilizan sofisticadas técnicas de rechazo de señales para minimizar este problema.de señales para minimizar este problema.
    33. 33. 33 Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo Errores Problemas en el satProblemas en el satéliteélite • Errores en los relojes, aunque estos sean atómicos.Errores en los relojes, aunque estos sean atómicos. • Errores de efemérides (por posición en los satélites),Errores de efemérides (por posición en los satélites), aunque su posición es actualizada cada hora.aunque su posición es actualizada cada hora.
    34. 34. 34 Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo Errores Algunos ángulos mejor que otrosAlgunos ángulos mejor que otros • La geometrLa geometría básica puede magnificar estos otros errores conía básica puede magnificar estos otros errores con un principio llamado Dilución Geométrica de la Precisiónun principio llamado Dilución Geométrica de la Precisión (DGOP)0(DGOP)0 • Siempre existen más satélites disponibles que los que unSiempre existen más satélites disponibles que los que un receptor necesita para fijar una posición, por lo tanto utilizareceptor necesita para fijar una posición, por lo tanto utiliza unos y desecha otros.unos y desecha otros. • Si escoge los satélites que estan muy cerca en el cielo, losSi escoge los satélites que estan muy cerca en el cielo, los círculos se intersectaran en ángulos muy agudos lo quecírculos se intersectaran en ángulos muy agudos lo que incrementa el margen de error alrededor de la posición.incrementa el margen de error alrededor de la posición.
    35. 35. 35
    36. 36. 36 Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo Errores Algunos ángulos mejor que otrosAlgunos ángulos mejor que otros • Si se escoge satélites que estan muy separados los círculos seSi se escoge satélites que estan muy separados los círculos se intersectan a casi ángulos rectos y esto minimiza la región delintersectan a casi ángulos rectos y esto minimiza la región del error.error.
    37. 37. 37 Paso 5: Corrigiendo ErroresPaso 5: Corrigiendo Errores Errores IntencionalesErrores Intencionales • El DoD puede degradar la posición de los satélites por medioEl DoD puede degradar la posición de los satélites por medio de una política llamada Disponibilidad Selectiva.de una política llamada Disponibilidad Selectiva. • Se introduce ruido en los datos de los relojes de los satélites, loSe introduce ruido en los datos de los relojes de los satélites, lo que introduce ruido en los cálculos de las posiciones.que introduce ruido en los cálculos de las posiciones. • Este es la mayor fuente de error en el sistema.Este es la mayor fuente de error en el sistema. • El llamado GPS diferencial puede reducir estos problemas yEl llamado GPS diferencial puede reducir estos problemas y eliminar casi todo el error.eliminar casi todo el error.
    38. 38. 38 Sistema de Posicionamiento GlobalSistema de Posicionamiento Global DiferencialDiferencial • Trabaja posicionando una unidadTrabaja posicionando una unidad de GPS (llamada estación base ode GPS (llamada estación base o de referencia) en una localidadde referencia) en una localidad conocida.conocida. • Dado que se conoce la posiciónDado que se conoce la posición exacta de la estación base, seexacta de la estación base, se puede calcular la diferencia entre lapuede calcular la diferencia entre la posición calculada y la real.posición calculada y la real. • Estas “diferencias” para cadaEstas “diferencias” para cada satélite se transmiten a lassatélite se transmiten a las unidades GPS para corregir lasunidades GPS para corregir las posiciones en el campo.posiciones en el campo. • Las correciones se transmiten porLas correciones se transmiten por radio FM, por satélite o porradio FM, por satélite o por radiofaro o se graban los datos enradiofaro o se graban los datos en la base y luego se procesa enla base y luego se procesa en gabinete (postproceso).gabinete (postproceso).
    39. 39. 39 WAAS (Wide Area Augmentation System)WAAS (Wide Area Augmentation System) • Consiste de aproximadamente 25Consiste de aproximadamente 25 estaciones posicionadas a lo largoestaciones posicionadas a lo largo de los Estados Unidos parade los Estados Unidos para monitorear datos satelares.monitorear datos satelares. • Dos estaciones maestrasDos estaciones maestras recolectan datos de las estacionesrecolectan datos de las estaciones de referencia y crean un mensajede referencia y crean un mensaje de corrección a los GPS.de corrección a los GPS. • El WAAS corrige los errores deEl WAAS corrige los errores de órbita y reloj causados por laórbita y reloj causados por la atmósfera y la ionósfera.atmósfera y la ionósfera. • Los mensajes corregidos se envíanLos mensajes corregidos se envían a dos satélites posicionadosa dos satélites posicionados fijamente sobre el Ecuador.fijamente sobre el Ecuador. • La información es compatible con laLa información es compatible con la estructura básica de la señal deestructura básica de la señal de GPS, lo cual significa que unGPS, lo cual significa que un receptor activado para el WAASreceptor activado para el WAAS puede leer la señal.puede leer la señal.
    40. 40. 40 Precisión del WAASPrecisión del WAAS
    41. 41. 41 Utilización de Unidades de GPSUtilización de Unidades de GPS • Las unidades de GPS generalmente se dividen en aquellas que noLas unidades de GPS generalmente se dividen en aquellas que no tienen capacidad de desplegar mapas, las que despliegan mapastienen capacidad de desplegar mapas, las que despliegan mapas base y las que despliegan mapas detallados.base y las que despliegan mapas detallados. • Las unidades sin capacidad de despliegue de mapas, generalmenteLas unidades sin capacidad de despliegue de mapas, generalmente tienen capacidad para dibujar su posición relativa a cualquier puntotienen capacidad para dibujar su posición relativa a cualquier punto de vía, rutas o registro de camino.de vía, rutas o registro de camino. • Las unidades con mapa base generalmente muestra mapas conLas unidades con mapa base generalmente muestra mapas con división política, carreteras, vías de ferrocarril, salidas de autopistas,división política, carreteras, vías de ferrocarril, salidas de autopistas, aeropuertos, ríos, lagos, etc.aeropuertos, ríos, lagos, etc. • Las unidades con mapas detallados, muestran las calles y avenidasLas unidades con mapas detallados, muestran las calles y avenidas de las principales ciudades del mundo con detalles de hospitales,de las principales ciudades del mundo con detalles de hospitales, restaurantes, museos, etc. Se pueden bajar mapas de Internet erestaurantes, museos, etc. Se pueden bajar mapas de Internet e incorporarlos a la unidad de GPS.incorporarlos a la unidad de GPS.
    42. 42. GPS Garmin 60CSxGPS Garmin 60CSx
    43. 43. Página de IntroducciónPágina de Introducción 53
    44. 44. Páginas principalesPáginas principales 54
    45. 45. Configuración deConfiguración de UnidadesUnidades • Pulse MENU dos veces para abrir el Menú principal • Use la tecla CURSOR para seleccionar el icono de Configuración (Setup) y pulse ENTER. • En la página del menú de configuración, seleccione el icono de Unidades y pulse ENTER. 55
    46. 46. Captura deCaptura de WaypointsWaypoints • Mantenga pulsada la tecla MARCAR hasta que aparezca la página de waypoints. Un nombre de tres caracteres aparecerá por defecto y un símbolo es asignado al nuevo waypoint. • Para aceptar el waypoint con la información por defecto, resalte la información y pulse OK, y a continuación pulse ENTER. Para cambiar cualquier información en la página Marcar waypoint, resalte el campo deseado y pulse ENTER para abrir el teclado gráfico. Después de introducir y confirmar los cambios, resalte OK, y pulse ENTER. 56

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