Este documento describe el funcionamiento del GPS diferencial (DGPS). Explica que el DGPS proporciona correcciones de errores a los receptores GPS para mejorar su precisión a unos pocos metros. Un receptor GPS de referencia fijo calcula los errores comparando su posición conocida con la medida, y transmite las correcciones a otros receptores cercanos. También cubre los errores en los satélites, la atmósfera y la disponibilidad selectiva, así como ejemplos de levantamientos de campo con equipos GNSS y procesamiento posterior en software civil.
1. LEVANTAMIENDO GPS DIFERENCIAL
INDICE
INTRODUCIÓN.................................................................................................................2
PRINCIPIO DE FUNCIONSMIENTO DEL GPS.....................................................................3
1.1. MEDICION DE LAS DISTACIAS..................................................................3
2. GENERALIDADES DE LOS SATELITES...............................................................4
2.1. DATUM....................................................................................................4
2.2. Segmento usuario ...................................................................................4
2.2.1. Antena .................................................................................................4
2.2.2. Receptor ..............................................................................................5
2.3. D.O.P.(dilution of precision)....................................................................6
2.4. Mascaras de elevación............................................................................6
3. HISTORIA.........................................................................................................7
4. GPS DIFERENCIALES o DGPS...........................................................................9
4.2. Errores de los satélites..........................................................................10
4.3. La atmosfera .........................................................................................10
4.4. Disponibilidad selectiva ........................................................................11
5. TRACTICA EN CAMPO .......................................................................................
5.1. LEVANTAMIENTO CON EQUIPO GNSS LOTIZACION (VENTILLA – PUNO).12
6. PROCESANDO EN CIVIL 3D ...........................................................................16
7. CONCLUSIONES.............................................................................................17
8. BIBLIOGRAFIA...............................................................................................18
PÁGINAS WEB................................................................................................................18
LIBRO.............................................................................................................................18
9. PANEL FOTOGRAFICO...................................................................................19
2. 1. INTRODUCIÓN:
Esto ocurre, para que puedan tener una mejor cobertura del globo. Ahora cada satélite, logra dar
dos vueltas a la tierra por día. Otra variable, que facilitar y ayuda a lograr una mayor precisión al
sistema GPS.
Este sistemacomo tal, este operativo desde fines de la decana de los 70’. Cloro, que su uso inicial,
fue estrictamente al público en general.
Los satélites o NAVSTAR, se comunican constantemente con los dispositivos GPS, que están
ubicados en la tierra. Los satélites transmiten información propia de ellos, que numero son, la
posición de ellos y con la confirmación de la hora en que se envía el mensaje. Hora que
corresponde a la zona que está surcando.
Y acá está la gracia del GPS, éste compara la hora en que fue recibido el mensaje, con la hora en
que fue enviado. Con ello calcula donde está el satélite.
Luego con el resto de los satélites, se realiza una triangulación hacia el dispositivo en tierra, con
lo que se puede saber dónde se está exactamente. Por lo que el dispositivo.
GPS en tierra, recibirá las coordenadas de longitud, latitud y altitud. Aparte del servicio anexo de
dirección de viaje o ruta
Es por ello que cuando un automóvil, posee un GPS, el piloto puede conocer el camino mas corto
a casa o cómo se llega a una dirección. Ya que los sistemas GPS terrestres.
2. OBJETIVOS:
2.1. OBJETIVO GENERAL:
Realizar un levantamiento de un punto geodésico, con la cual debemos realizar puntos;
con los equipos GNSS.
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Reconocer las funciones de los equipos GNSS (GPS Diferencial)
Configurar los equipos GNSS (GPS Diferencial)
Estacionar los GNSS (GPS Diferencial)
Realizar el levantamiento de puntos.
3. 3. MARCO TEORICO:
3.1. PRINCIPIO DE FUNCIONSMIENTO DEL GPS
El SPG o GPS (Global Positioning System: sistema de posicionamiento global) o NAVSTAR-GPS1 es
un sistema global de navegación por satélite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la
posición de un objeto, una persona o un vehículo con una precisión hasta de centímetros (si se
utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión.
El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta tierra, a 20.200 km,
con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea
determinar laposición, elreceptor que seutilizapara ello localizaautomáticamente como mínimo
tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj
de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el
tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite
mediante "triangulación" (método de trilateración inversa), la cual se basa en determinar la
distancia de cada satélite respecto al punto de medición.
3.2. MEDICION DE LAS DISTACIAS:
El sistema GPS funciona midiendo el tiempo que tarda una señal de radio en llegar hasta el
receptor desde un satélite y calculando luego la distancia a partir de ese tiempo.
Las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz: 300.000 km/s en el vacío. Así, si podemos
averiguar exactamente cuando recibimos esa señal de radio, podremos calcular cuánto tiempo
ha empleado la señal en llegar hasta nosotros. Por lo tanto, solo nos falta multiplicar ese tiempo
en segundos por la velocidad de la luz (300.000 km/s) y el resultado será la distancia al satélite.
4. 3.3. GENERALIDADES DE LOS SATELITES:
3.3.1.DATUM.
Un datum está constituido por una superficie de referencia geométricamente definida,
habitualmente un elipsoide, dado por la longitud, latitud, y altura, y un punto fundamental en el
que la vertical del geoide y al elipsoide sea común. La altimetría se refiere al geoide como altura
H. Es evidente que como el geoide es una superficie irregular, sólo coincidente con el elipsoide al
menos en el punto fundamental del datum elegido, habrá que tener en cuenta la separación del
geoide y elipsoide, u ondulación del geoide. Estableciéndose la expresión h=N+H. Del sistema del
satélite podemos obtener h, pero sin una buena carta del geoide no podremos conocer N ni
calcular H que es el valor que necesitaremos para trabajar topográfica y geodésicamente.
3.3.2.SEGMENTO USUARIO:
Hablando de la utilización del GPS como instrumento topográfico este segmento comprende los
siguientes elementos (equipo de campo):
Antena: Componente que se encarga de recibir y amplificar la señal recibida por
los satélites.
6. 3.3.3.D.O.P.(dilution of precision)
Es la contribución puramente geométrica a la incertidumbre de un posicionamiento. Es un valor
adimensional descriptivo de la "solidez" de la figura observable constituida por los satélites.
Los DOPs más utilizados son:
* GDOP: tres coordenadas de posición y estado del reloj.
* PDOP: tres coordenadas de posición.
* HDOP: dos coordenadas de posición planimétrica.
* VDOP: solo la altitud.
* TDOP: solo estado del reloj.
Mascaras de elevación
Es el ángulo de elevación mínimo que tendrán los satélites para que recibamos señal de estos.
Este ángulo es configurable y se considera como el mínimo ideal de 15º de elevación, ya que por
debajo de este ángulo, la señal recibida de los satélites, está muy influenciada por la refracción
atmosférica.
7. 3.4. HISTORIA
Cuando primer GPS estaba siendo puesta en servicio, el ejército estadounidense estaba
preocupado por la posibilidad de que las fuerzas enemigas utilicen las señales GPS disponibles a
nivel mundial para guiar sus propios sistemas de armas. Originalmente, el gobierno pensó que la
"adquisición aproximada" (/ A C) de la señal sería sólo de alrededor de 100 metros de exactitud,
pero con mejores diseños del receptor, la precisión real fue de 20 a 30 metros. A partir de marzo
de 1990, para evitar proporcionar tal exactitud inesperada, la C / A de la señal transmitida en la
frecuencia L1 (1575.42 MHz), sedegradó deliberadamente mediante lacompensación de suseñal
de reloj por una cantidad aleatoria, equivalente a alrededor de 100 metros de distancia.
Esto sugirió que la difusión de este desplazamiento a los receptores GPS locales podría eliminar
los efectos de la SA, resultando en mediciones más cerca de un rendimiento teórico del GPS, a
unos 15 metros. Además, otra fuente importante de errores en un punto de GPS debido a los
retrasos de transmisión en la ionosfera, que también podrían ser medidos y corregidos en la
emisión. Esto ofreció una mejora de unos 5 metros de exactitud, más que suficiente para la
mayoría de las necesidades civiles.
8. La Guardia Costera de Estados Unidos fue uno de los defensores más agresivos del sistema DGPS,
experimentando con el sistema sobre una base cada vez más amplia a través de la década de
1980 y principios de 1990. Estas señales se transmiten por marinos en frecuencias de onda larga,
lo que podría ser recibidos en existentes radioteléfonos y se alimenta a los receptores GPS
convenientemente equipadas. Comenzaron el envío de señales DGPS "calidad de producción" de
forma limitada en 1996, y rápidamente seexpandieron lared para cubrir lamayoría de los puertos
de llamada, así como la de Saint Lawrence Seaway en colaboración con la Guardia Costera
Canadiense .
Los planes sepusieron en marcha para ampliar el sistemaatravés de los EE.UU, pero esto no sería
fácil. La calidad de las correcciones DGPS general cayó con la distancia, y grandes transmisores
capaces de cubrir grandes superficies tienden a UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE
GROHMANN INSTITUTO DE INFORMÁTICA Y TELECOMUNICACIONES - ITEL 9 de Junio del 2015 12
agruparse cerca de las ciudades. Esto significaba que las áreas de menor población, sobre todo
en el medio oeste y Alaska, tendrían poca cobertura por GPS terrestre.
9. 3.5. GPS DIFERENCIALES o DGPS:
El DGPS (Differential GPS), o GPS diferencial, es un sistema que proporciona a los receptores de
GPS correcciones de los datos recibidos de los satélites GPS, con el fin de proporcionar una mayor
precisión en la posición calculada. El GPS diferencial es una forma de hacer más preciso al GPS. El
DGPS proporciona mediciones precisas hasta un par de metros en aplicaciones móviles, e incluso
mejores en sistemas estacionarios. Esto implica el que sea un sistema universal de medición,
capaz de posicionar cosas en una escala muy precisa.
10. Un receptor GPS fijo en tierra (referencia) que conoce exactamente su posición basándose en
otras técnicas, recibe la posición dada por el sistema GPS, y puede calcular los errores producidos
por el sistema GPS, comparándola con la suya, conocida de antemano. Este receptor transmite la
corrección de errores alos receptores próximos a él,y asíestos pueden, asu vez, corregir también
los errores producidos por el sistema dentro del área de cobertura de transmisión de señales del
equipo GPS de referencia.
3.6. COMO FUNCIONA EL DGPS
El GPS es "autónomo", esto es, que un solo receptor puede desplazarse a cualquier sitio y realizar
mediciones por sí mismo, empleando como referencia los satélites GPS. Mientras que el DGPS
implica otro receptor añadido, uno que se desplaza y otro estacionario.
3.7. ERRORES DE LOS SATÉLITES:
Los satélites levan relojes atómicos muy precisos, pero no perfectos. La posición de los satélites
en el espacio es también importante, estos se ubican en órbitas altas, por lo que están
relativamente libres de los efectos perturbadores de la capa superior de la atmósfera terrestre,
pero aún así se desvían ligeramente de las órbitas predichas.
3.7.1.La atmosfera:
La información se transmite por señales de radio y esto constituye otra fuente de error. La física
puede llevarnos a creer que las señales de radio viajan a la velocidad de la luz, que es constante,
pero eso sólo es en el vacío. Las ondas de radio disminuyen su velocidad en función del medio en
que se propagan. Así pues, conforme una señal GPS pasa a través de las partículas cargadas de la
ionosfera y luego a través del vapor de agua de la troposfera, se retrasa un poco, lo cual implica
un valor erróneo de la distancia del satélite.
11. 3.7.2.Disponibilidad selectiva:
Mucho peor que las fuentes naturales de error es el que aporta intencionadamente el
Departamento de Defensa de EE.UU. Su finalidad es asegurarse de que ninguna fuerza hostil
utiliza la posición de GPS contra los EE.UU. Se introduce ruido en los relojes de los satélites, lo
cual reduce su precisión, aunque también pueden dar datos orbitales erróneos. Los receptores
militares disponen de una llave física que desencripta los errores introducidos para así
eliminarlos. De esta forma se pueden llegar a precisiones de 15 m. El DGPS obtiene mejores
precisiones que las conseguidas con las codificadas para usos militares. DGPS también
proporciona una forma de verificar la fiabilidad de las mediciones momento a momento.
17. 6. CONCLUSIONES:
Para alcanzar niveles de precisión del orden de uno a 10 metros, la corrección diferencial es
esencial. Los tres métodos principales utilizados en la actualidad para garantizar la exactitud de
los datos son de corrección diferencial en tiempo real, la reprocesamiento de datos en tiempo
real y postproceso.
Cada método alcanzará niveles similares de precisión, por lo que la decisión con respecto a qué
técnica es adecuada dependerá de factores tales como las especificaciones del proyecto, el uso
final de los datos y las fuentes disponibles para la corrección diferencial.
