Global Positioning System Global Positioning System Introducción al GPS Introducción al GPS Elementos que componen el sistema Elementos que componen el.

Global Positioning SystemGlobal Positioning System

• Introducción al GPSIntroducción al GPS

• Elementos que Elementos que componen el sistemacomponen el sistema

• Principios de Principios de Funcionamiento Funcionamiento

• GPS DiferencialGPS Diferencial

• Otras aplicacionesOtras aplicaciones

• Galileo: El futuroGalileo: El futuro

Introducción al GPSIntroducción al GPS

Antecedentes y CronologiaAntecedentes y Cronologia• 1957 Con el lanzamiento del Sputnik se pudo determinar 1957 Con el lanzamiento del Sputnik se pudo determinar

con precisión la orbita de este mediante el efecto Dopplercon precisión la orbita de este mediante el efecto Doppler• 1965 Lanzamiento del sistema Transit, que hacia uso del 1965 Lanzamiento del sistema Transit, que hacia uso del

efecto Doppler para posicionar durante 15 minutos cada 12 efecto Doppler para posicionar durante 15 minutos cada 12 horas los submarinos de la US Navy.horas los submarinos de la US Navy.

• 1973: Inicio del programa Global Positioning System de la 1973: Inicio del programa Global Positioning System de la USAFUSAF

• 1982: La URSS lanza el primer satélite de su constelación 1982: La URSS lanza el primer satélite de su constelación GLONASS (Global Navigation Satellite System)GLONASS (Global Navigation Satellite System)

• 1989-1993: La constelación de satélites Navstar se 1989-1993: La constelación de satélites Navstar se completa quedando el sistema 100% operativo.completa quedando el sistema 100% operativo.

• 1995: Inicio del desarrollo del sistema WAAS1995: Inicio del desarrollo del sistema WAAS• 1996: La Unión Sovietica anuncia que su sistema 1996: La Unión Sovietica anuncia que su sistema

GLONASS es 100% operativoGLONASS es 100% operativo• 1974: Se lanza el primer satélite de la constelación 1974: Se lanza el primer satélite de la constelación

Navstar (en pruebas)Navstar (en pruebas)• 1996: La casa Blanca aprueba la eliminación del S.A. 1996: La casa Blanca aprueba la eliminación del S.A.

(Selective Availability) fuente de errores inducidas en la (Selective Availability) fuente de errores inducidas en la señal GPS por el pentágono, como resultado del señal GPS por el pentágono, como resultado del incidente de la península de Sakhalyn (derribo de un incidente de la península de Sakhalyn (derribo de un avion Coreano por parte de la antigua URSS)avion Coreano por parte de la antigua URSS)

• 1998: La Unión Europea decide el desarrollo de un 1998: La Unión Europea decide el desarrollo de un sistema propio: GALILEOsistema propio: GALILEO

• 2008: El sistema Galileo deberá entrar en 2008: El sistema Galileo deberá entrar en funcionamiento.funcionamiento.

Composición del SistemaComposición del Sistema

• Segmento Espacial: Segmento Espacial:

Nº de Satélites: 24Nº de Satélites: 24

Orbita: polarOrbita: polar

Altitud: 26.560 Kms Altitud: 26.560 Kms

Velocidad: 4 Kms/segVelocidad: 4 Kms/seg

Periodo orbital: 11h58mPeriodo orbital: 11h58m

• Segmento Usuario: Cualquier receptor GPS.Segmento Usuario: Cualquier receptor GPS.

• Segmento de Control:Segmento de Control:

1 Centro de control en Colorado (USA) y 1 Centro de control en Colorado (USA) y

4 estaciones de monitorización en Hawaii, 4 estaciones de monitorización en Hawaii, Ascensión, Diego Garcia y Kwajalein.Ascensión, Diego Garcia y Kwajalein.

• Cada Satélite esta dotado de cuatro relojes Cada Satélite esta dotado de cuatro relojes atómicos de altísima precisiónatómicos de altísima precisión

• Cada uno de los satélites transmite de forma Cada uno de los satélites transmite de forma continua una señal de radio digital que incluye su continua una señal de radio digital que incluye su propia posición, hora y efeméridespropia posición, hora y efemérides

• El receptor compara su hora con la hora enviada El receptor compara su hora con la hora enviada por el satélite y utiliza la diferencia para calcular por el satélite y utiliza la diferencia para calcular la distancia con respecto al satélitela distancia con respecto al satélite

Principios de Principios de FuncionamientoFuncionamiento

Las señales de radio emitidas por los satélites Las señales de radio emitidas por los satélites llevan dentro una serie de códigos que se llevan dentro una serie de códigos que se organizan en dos frecuencias distintas:organizan en dos frecuencias distintas:

– L1: Frecuencia portadora 1575,42 MhzL1: Frecuencia portadora 1575,42 Mhz

Transmite dos tipos de códigos: CA y PTransmite dos tipos de códigos: CA y P– L2: Frecuencia portadora 1227,60 MhzL2: Frecuencia portadora 1227,60 Mhz

Transmite solo el código PTransmite solo el código P

• Codigo CA (Coarse Acquisition) 1.023 MhzCodigo CA (Coarse Acquisition) 1.023 Mhz

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

•Codigo P (Precisión) 10.23 Mhz

Es un código reservado a usuarios autorizados. Como este código se transmite en ambas frecuencias L1 y L2 una comparativa entre ambas nos permite resolver ambigüedades de tiempo de una manera mas eficaz

• Codigo Y: Como el código P se repite una vez Codigo Y: Como el código P se repite una vez cada 7 días en cada satélite, al final se decidió cada 7 días en cada satélite, al final se decidió que no era suficientemente seguro y se que no era suficientemente seguro y se encriptó pasando a denominarse código Y.encriptó pasando a denominarse código Y.

• Efemérides: Son mensajes que se transmiten a Efemérides: Son mensajes que se transmiten a 50 Hz, van incluidas en ambas frecuencias L1 50 Hz, van incluidas en ambas frecuencias L1 y L2, y contienen informacion precisa de las y L2, y contienen informacion precisa de las orbitas, de cada satélite.orbitas, de cada satélite.

• TriangulaciónTriangulaciónUna vez conocidas las distancias a cada uno de los Una vez conocidas las distancias a cada uno de los satélites en el horizonte, el sistema procede a satélites en el horizonte, el sistema procede a triangular, con un mínimo de 4 Satélites.triangular, con un mínimo de 4 Satélites.

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

Fuentes de ErrorFuentes de Error

• Reloj: Son pequeñas desviaciones en los relojes Reloj: Son pequeñas desviaciones en los relojes tanto de los satélites , como sobre todo, de los tanto de los satélites , como sobre todo, de los receptores usuario.receptores usuario.

• Orbitales: Errores en la orbita previstaOrbitales: Errores en la orbita prevista• Ionosfera: Al estar cargada de iones estos Ionosfera: Al estar cargada de iones estos

perturban la señal en su camino a la tierra.perturban la señal en su camino a la tierra.• Troposfera: Los fenómenos meteorológicos Troposfera: Los fenómenos meteorológicos

suceden en esta capa de la atmósfera.suceden en esta capa de la atmósfera.• Circuiteria: La señal fantasma o Evil Wave, es una Circuiteria: La señal fantasma o Evil Wave, es una

onda anómala debida a retardos eléctricos en la onda anómala debida a retardos eléctricos en la circuiteria del Satélite. circuiteria del Satélite.

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

FUENTES DE ERRORFUENTES DE ERROR MtsMts

Ruido en el receptorRuido en el receptor 0.50.5

RelojReloj 2.02.0

Errores OrbitalesErrores Orbitales 2.52.5

IonosferaIonosfera 5.05.0

TroposferaTroposfera 1.51.5

Señal FantasmaSeñal Fantasma 1.01.0

MultisendaMultisenda 1.0 - 101.0 - 10

• Dilución de la Precisión: Dilution of Precision Dilución de la Precisión: Dilution of Precision (DOP) Es una medida de la idoneidad de la (DOP) Es una medida de la idoneidad de la Geometría de los SatélitesGeometría de los Satélites

• Es una medida adimensional (no referida a Es una medida adimensional (no referida a ninguna unidad) Es decir es un ratio de ninguna unidad) Es decir es un ratio de calidad.calidad.

• Hay varias diluciones:Hay varias diluciones:– HDOP: Horizontal soloHDOP: Horizontal solo– VDOP: Vertical soloVDOP: Vertical solo– PDOP: Posicionamiento 3DPDOP: Posicionamiento 3D– GDOP: Posicionamiento 3D y TiempoGDOP: Posicionamiento 3D y Tiempo

• Son valores de 0 a 10 y cuanto mas bajo el Son valores de 0 a 10 y cuanto mas bajo el valor menor dilución. Para el PDOP valores por valor menor dilución. Para el PDOP valores por debajo de 4 son aceptables.debajo de 4 son aceptables.

• Con objeto de reducir las fuentes de error en la Con objeto de reducir las fuentes de error en la señal GPS se invento el sistema Diferencial.señal GPS se invento el sistema Diferencial.

• Consiste en la corrección de los errores mediante Consiste en la corrección de los errores mediante la observación de los mismos satélites que el la observación de los mismos satélites que el usuario a través de la instalación de una o varias usuario a través de la instalación de una o varias estaciones receptoras en coordenadas conocidas.estaciones receptoras en coordenadas conocidas.

• Esta/s estacion/es calcula los errores de las Esta/s estacion/es calcula los errores de las distintas distancias a los diferentes satélites y los distintas distancias a los diferentes satélites y los transmite en tiempo real al receptor GPS del transmite en tiempo real al receptor GPS del usuario usuario

GPS DiferencialGPS Diferencial

• Sistemas de GPS DiferencialSistemas de GPS Diferencial– Estacion Base Propia: Un receptor GPS ubicado en Estacion Base Propia: Un receptor GPS ubicado en

unas coordenadas conocidas en las cercanías de la unas coordenadas conocidas en las cercanías de la zona de estudio. Mediante un radio enlace las zona de estudio. Mediante un radio enlace las correcciones son transmitidas al receptor móvilcorrecciones son transmitidas al receptor móvil

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

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

– Radiofaros:Radiofaros:

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

Trabajan en la Trabajan en la banda de 300 Mhzbanda de 300 Mhz

En España existen En España existen 21 radiofaros.21 radiofaros.

Es gratuito.Es gratuito.

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

• PRECISON DEL DGPSPRECISON DEL DGPS

TIPOTIPO PrecisiónPrecisión NotasNotas

Radio enlaceRadio enlace MilimétricaMilimétrica AA

WAAS / EGNOSWAAS / EGNOS 1-3 mts1-3 mts BB

OmnistarOmnistar 20 cms20 cms CC

RadiofarosRadiofaros SubmetricaSubmetrica DD

A: Depende del tipo de receptor DGPS y de la distancia entre Estación Base y Móvil.

B: Se ha llegado a conseguir precisiones por debajo del metro.

C: Se puede contratar distintos tipos de servicio, según coberturas y precisiones.

D: Gran distancia de propagación (mas 150 Kms)

• Sincronismo de señalesSincronismo de señales

• Sistema de guiado para ciegosSistema de guiado para ciegos

• CatastroCatastro

• Estudio de Fenómenos AtmosféricosEstudio de Fenómenos Atmosféricos

• Modelos GeológicosModelos Geológicos

• Posicionamiento en actividades deportivasPosicionamiento en actividades deportivas

• Guiado de misilesGuiado de misiles

Otras AplicacionesOtras Aplicaciones

Giroscopio VirtualGiroscopio Virtual

FotogrametríaFotogrametría Batimetrías

Control de Flotas de VehiculosControl de Flotas de Vehiculos

• La constelación de Galileo estará formada por 30 satélites La constelación de Galileo estará formada por 30 satélites de nueva generación (27 operativos y 3 en reserva), de nueva generación (27 operativos y 3 en reserva), situados en tres órbitas circulares alrededor de la Tierra.situados en tres órbitas circulares alrededor de la Tierra.

• Cada órbita está a 23.616 Km. sobre la superficie terrestre. Cada órbita está a 23.616 Km. sobre la superficie terrestre. • Todos los satélites trabajan en la banda L (de 1000 a 1200 Todos los satélites trabajan en la banda L (de 1000 a 1200

MHz).MHz).

GalileoGalileo

WAAS: Wide Area Augmentation SystemWAAS: Wide Area Augmentation SystemLAAS: Local Area Augmentation SystemLAAS: Local Area Augmentation SystemEGNOS: European Geostationary Navigation Overlay SystemEGNOS: European Geostationary Navigation Overlay SystemMSAS: Multifunctional Satelite Augmentation SystemMSAS: Multifunctional Satelite Augmentation SystemSNAS: Satelite Navigation Augmentation SystemSNAS: Satelite Navigation Augmentation SystemGLONASS: Global Navigation SystemGLONASS: Global Navigation SystemCA: Coarse AcquisitionCA: Coarse AcquisitionP: PreciseP: PreciseDGPS: Diferential GPSDGPS: Diferential GPSHDOP: Horizontal Dilution of PrecisionHDOP: Horizontal Dilution of PrecisionPDOP: Position Dilution of PrecisionPDOP: Position Dilution of PrecisionVDOP: Vertical Dilution of PrecisionVDOP: Vertical Dilution of PrecisionGDOP: Geometric Dilution of PrecisionGDOP: Geometric Dilution of PrecisionMLS: Microwave Landing SystemMLS: Microwave Landing System

GlosarioGlosario

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www.hemispheregps.comwww.hemispheregps.com

www.gpsworld.comwww.gpsworld.com

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MUCHAS GRACIAS MUCHAS GRACIAS

POR VUESTRA ATENCIÓN.POR VUESTRA ATENCIÓN.