Presentación

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO
GLOBAL
 Tamara Giménez Rodríguez
 Elena Ros Bernabeu
Introducción
Conclusión
Historia
Características
técnicas
Aplicaciones
INDICE
Evolución
Vocabulario
GPS
diferencial
Funcionamiento
Fuentes
de error
Relación
Física
Introducción
SISTEMA DE POSICIONAMIENTO
GLOBAL (GPS)
Definición:
· Sistema global de Desarrollo: Características:
navegación
·Francia y
·Red de 27
Bélgica
·En órbita a
·Determina la
20.200 km
·EEUU.
posición de un
objeto.
Historia
1957
1964/1967
• La Unión Soviética lanzó al
espacio el satélite Sputnik I,
que era monitorizado gracias
al Efecto Doppler .
• Surgió el sistema TRANSIT.
• Para proveer a los sistemas de
navegación estadounidenses.
• NAVSTAR GPS.
1973
1978/1985
• Se desarrollaron y lanzaron once
satélites con relojes atómicos.
• Y otros satélites con relojes maser
pasivos de hidrógeno.
• Capacidad operacional inicial.
1993/1995
1994
• Capacidad operacional total.
• EEUU ofreció el servicio de
determinación de la posición.
Ejemplos de sátelites
Block I
BlockII
BlockIIA
BlockIIR
BlockIIF
Características técnicas
Segmento
espacial
Segmento de
control
Segmento del
usuario
Segmento espacial
•24 satélites (4satélites x 6 órbitas)
• Altitud: 20.200 km
•Período: 11 h 56 min (12 horas
sidéreas)
•Inclinación: 55 grados (respecto
al ecuador terrestre).
•Vida útil: 7,5 años
•Utilizan paneles solares y baterías
de Ni-Cad
Segmento de control
•Estación principal: 1
•Antena de tierra: 4
•Estación monitora
(de seguimiento): 5
Segmento del usuario
Partes del GPS:
•Antena con
preamplificador
•Sección de radio frecuencia
•Micro procesador
•Oscilador de precisión
•Fuente de energía eléctrica
•Interfases del usuario
•Memoria de
almacenamiento
Funciones del GPS:
 Identificación y seguimiento de






los códigos asociados a cada
satélite.
Determinación de la distancia.
Decodificación de las señales de
datos
Aplicar las correcciones
Determinación de la posición y
velocidad.
Validación de los resultados
obtenidos y almacenamiento en
memoria.
Presentación de la información.
Ejemplos de GPS
Evolución del GPS
Proporcionar solidez para
la creciente dependencia
en la determinación de
posición y de hora precisa
como servicio
internacional.
Mejoras
Representar los requisitos
de usuarios, tanto civiles
como militares, en cuanto
a GPS.
Desafios
Limitar los requisitos GPS
III dentro de los objetivos
operacionales.
Proporcionar flexibilidad
que permita cambios
futuros para satisfacer
requisitos de los usuarios
hasta 2030
• Una nueva señal en L2 para
uso civil.
• Una tercera señal en L5,civil .
• Protección y disponibilidad
de una señal para servicios de
Seguridad Para la Vida.
• Mejora en la estructura de
señales.
• Incremento en la potencia de
señal.
• Mejora en la precisión.
• Aumento en el número de
estaciones monitorizadas: 12.
• Mejor interoperabilidad con
la frecuencia L1.
Funcionamiento
La Tierra es el origen del SRI
Satélite GPS manda señal
codificada con su posición y
tiempo
Observador recibe señal un
intervalo ∆t después.
Principio de triangulación
Calculando distancias
velocidad · tiempo = distancia
-A partir de la medición de los retardos temporales.
-Receptor calcula la ecuación de una esfera alrededor de cada satélite, que tiene
como radio la distancia entre ambos.
-Cada esfera describe la posición probable del receptor alrededor del satélite.
-La intersección de todas las esferas determina la posición real del receptor.
-Mayor número de satélites implica mayor precisión.
El receptor determina una
esfera dentro dela cual está
necesariamente su posición.
Con un segundo satélite,
la intersección de las dos esferas
forman un círculo.
Para posición en 2D
(latitud y longitud).
Se necesitan 3 satélites
Luego con un tercer satélite,
localizamos dos puntos.
Para determinar también altura
(¡sobre el elipsoide!) ,
se necesitan las señales de 4
satélites
Medición precisa del tiempo
•
SATÉLITES : relojes atómicos (precisión de nanosegundos)
• GPS: muy costoso
solución : corregir los errores en la medición
del tiempo mediante una medición a un cuarto satélite.
La sincronización de los relojes se lleva a cabo cuando las tres
circunferencias se cortan en un punto.
Efectos relativistas
Velocidad
satélites
Dilatación del tiempo
relativista
Inexactitud de 7’2
microsegundos al día
Vs=3874 m/s
Campo
gravitatorio
v reloj Tierra < v reloj satelite
g (Tierra)>g (Satélites)
Efecto Sagnac
debido al movimiento observador
sobre la superficie de la Tierra por
la rotación del globo
Efecto 6 veces
mayor que
dilatación t
corrección : complicada;
en ocasiones especiales.
Error por
día
Corrección
38 ms
Set relojes
satélites
10.229999995453
Mhz
10 km
Operation 10.23
Mhz
Lo vemos con ecuaciones
-Principio de equivalencia
-Parámetros de la órbita
-Correciones para compensar la dilatación del tiempo y campo gravitatorio
Fuentes de error
1. Errores debidos a la
atmósfera
2. Errores en el reloj GPS
FUENTE
3. Interferencias por la
reflexión de las señales
(multipath effect)
4. Errores de orbitales,
donde los datos de la
órbita del satélite no son
completamente precisos.
5. Geometría de los satélites visibles
ERROR
Ionosfera
±5m
Efemérides
± 2,5 m
Reloj satelital
±2m
Distorsión
multibandas
±1m
Troposfera
± 0,5 m
Errores
numéricos
± 1 m o menos
GPS diferencial (DGPS)
 Sistema de correcciones a los receptores de GPS
 Proporcionar mayor precisión en la posición
ESTRUCTURA:
• Un receptor GPS
• Un microprocesador
Estación
monitorizada • Transmisor
Equipo de
usuario
• DGPS
(GPS + RECEPTOR
DE DATOS)
Formas de
obtener
correcciones
• Por canal de radio.
• Por Internet o conexión inalámbrica.
• Por sistema de satélites .
Tipos de
correcciones
• A la posición.
• A las pseudodistancias.
Errores
• Disponibilidad selectiva
• Propagación por la ionosfera - troposfera
• De la posición del satélite
• Por problemas en el reloj del satélite
Vocabulario
BRG
• el rumbo entre dos puntos de pasos intermedios
CMG
• rumbo entre el punto de partida y la posición actual
EPE
• margen de error estimado por el receptor
ETE
• tiempo estimado entre dos puntos
DOP
• medida de la precisión de las coordenadas obtenidas por GPS, según la distribución de los
satélites, disponibilidad de ellos...
ETA
• tiempo estimado de llegada al destino
Aplicaciones
Transporte
•
•
•
•
Medio
Ambiente
Otros
•
•
•
•
•
Aviación
Marítimos
Autopistas
Ferrocarriles
•
•
•
•
Minería/Geología
Meteorología
Mapeo/Geodesia
Construcción
Reloj de Precisión
Investigación
Telecomunicaciones
Fuerzas de Seguridad
Arte
Arizona, USA. 01/2006
Conclusiones
 La tecnología del sistema de posicionamiento global
está permitiendo grandes cambios en la sociedad.
 Las aplicaciones que usan GPS crecen constantemente
y cada vez están siendo más indispensables en nuestra
vida cotidiana.
 Hasta algo tan abstracto como la Teoría de la
Relatividad General ha posibilitado la puesta a punto
de este moderno sistema de posicionamiento
 http://www.youtube.com/watch?v=4Fl718QO_xQ -