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Timestamp: 2017-05-23 12:50:42+00:00

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Introduccción al Sistema GPS (Sistema de Posicionamiento Global)
Prefacio .......................................................... 4 1. ¿Qué es el GPS y qué hace? .................... 5 2. Descripción del Sistema ........................... 6
4. Aspectos Geodésicos ............................. 26
4.1 Introducción ......................................................... 4.2. Sistema de Coordenadas GPS ........................... 4.3 Sistemas de Coordenadas Locales ...................... 4.4 El problema de la Altura ....................................... 4.5 Transformaciones ................................................ 4.6 Proyecciones de Mapas y Coordenadas Planas ... 27 28 29 30 31 34
3. Cómo funciona el GPS............................ 10
3.1 Navegación Autónoma .......................................... 11
3.1.1 Medición de la distancia a los satélites .................. 11 3.1.2 Cálculo de la distancia al satélite ........................... 13 3.1.3 Fuentes de Error .................................................... 14 3.1.4 ¿Por qué son más precisos los receptores militares? 18
4.6.1 Proyección Transversa de Mercator ....................... 35 4.6.2 Proyección de Lambert ......................................... 37
5.1 Técnicas de medición GPS .................................. 39
5.1.1 Levantamientos Estáticos ...................................... 40 5.1.2 Levantamientos Estático Rápidos .......................... 42 5.1.3 Levantamientos Cinemáticos ................................. 44 5.1.4 Levantamientos RTK ............................................. 45
3.2.1 El Receptor de Referencia ..................................... 20 3.2.2 El Receptor Móvil ................................................... 20 3.2.3 Detalles adicionales ............................................... 20
5.2 Preparación del Levantamiento ............................ 46 5.3 Consejos durante la operación ............................. 46
3.3 GPS Diferencial de Fase y Resolución de Ambigüedades .......................................................... 22
3.3.1 Fase Portadora, códigos C/A y P ........................... 22 3.3.2 ¿Por qué utilizar la Fase Portadora? ...................... 23 3.3.3 Diferencias Dobles ................................................. 23 3.3.4 Ambigüedades y Resolución de Ambigüedades .... 24
Glosario ........................................................ 48 Lecturas recomendadas ............................. 59 Índice alfabético .......................................... 60
Prefacio 1. ¿Qué es el GPS y qué hace? 2. Descripción del Sistema 3. Cómo funciona el GPS 4. Aspectos Geodésicos 5. Levantamientos con GPS Glosario Lecturas recomendadas Índice alfabético 4 5 7 10 26 38 48 59 60
Una característica que tienen en común casi todos nuestros usuarios es que no son expertos en el sistema GPS ni en Geodesia.0es
. Cabe aclarar que no pretende ser un manual técnico de GPS o Geodesia: para tales fines. existe toda una bibliografía disponible. Casi todos ellos emplean el GPS como una herramienta para realizar su trabajo.
GPS Basics -1. La primera explica lo que es el sistema GPS y la forma en que trabaja. Este hardware y programas son utilizados por numerosos profesionistas. para muy diversas aplicaciones. Por lo tanto. entre otros productos hardware y programas para GPS. El presente está dividido en dos secciones principales. En la segunda se explican los fundamentos básicos de la Geodesia. parte de la cual se incluye en las últimas páginas de este libro.0. Este libro tiene como finalidad proporcionar al usuario (principiante o potencial) la información básica del sistema GPS y Geodesia.Prefacio
¿Por qué hemos escrito este libro y a quién está dirigido? Leica fabrica. resulta de gran utilidad contar con información acerca del sistema GPS y de la forma en que opera.
En este punto es importante definir el término "precisión". en tierra. Timation. Loran.
GPS es la solución para una de las incógnitas más antiguas que se ha planteado el hombre: el preguntarse "¿En qué lugar de la Tierra me encuentro?" Uno puede pensar que esta es una pregunta sencilla de responder. Estos métodos cumplían su cometido dentro de ciertos límites. (que en Español significa Sistema de Posicionamiento Global con Sistema de Navegación por Tiempo y Distancia). Todos ellos permitían determinar posiciones. Decca etc. la posición no podía ser determinada en forma muy exacta. Pero. Este concepto prometía satisfacer todos los requerimientos del gobierno de los Estados Unidos. lo cual nos da una cierta posición en relación a los mismos. Después de la Segunda Guerra Mundial. pero continuaban siendo muy limitados en precisión y funcionalidad. la diferencia radicará en el tipo de receptor a emplear y en la técnica aplicada. los topógrafos y los exploradores utilizaban puntos conocidos hacia los cuales hacían referencia para sus mediciones o para encontrar su camino. dispuestos en un constelación de 24 de ellos. Las dos primeras aplicaciones principales de tipo civil fueron aquellas para navegación y topografía. Hoy en día. problema fue resuelto empleando al Sol y las estrellas para navegar. Además. El GPS fue diseñado originalmente para emplearse con fines militares. hasta la automatización de maquinaria de construcción. El GPS se puede emplear para obtener todos estos rangos de precisión. una posición precisa en cualquier punto de la superficie terrestre. la precisión significa 5m. Poco tiempo después de presentarse las propuestas originales de este sistema. este
GPS Basics -1.0. Nos podemos ubicar fácilmente observando los objetos que nos rodean. en cualquier momento y sobre cualquier punto de la superficie terrestre. resultaba claro que el GPS también podía ser utilizado en aplicaciones civiles y no únicamente para obtener el posicionamiento personal (como era previsto para los fines militares). ¿qué sucede cuando no hay objetos a nuestro alrededor? ¿Y qué ocurre si nos encontramos en medio del desierto o del océano? Durante muchos siglos. Para un topógrafo. pues el Sol y las estrellas no pueden ser observados cuando el cielo está nublado. Durante los siguientes 25 años. principalmente el poder determinar (en cualquier momento y bajo cualquier condición atmosférica). ¿Qué es el GPS y qué hace?
GPS es la abreviatura de NAVSTAR GPS.el GPS. se llevaron a cabo muy diversos proyectos y experimentos con este fin. aún efectuando las mediciones lo más precisas posibles. Este es el acrónimo en Inglés de NAVigation System with Time And Ranging Global Positioning System. El GPS es un sistema basado en satélites artificiales. A principios de los años 70 se propuso un nuevo proyecto .0es
¿Qué es el GPS y qué hace? Descripción del Sistema
. Asimismo. entre los que se cuentan los sistemas Transit. para brindar al usuario una posición precisa.1. Para un excursionista o un soldado que se encuentre en el desierto. Para un barco en aguas costeras. la precisión significa 1cm o menos. se hizo necesario que el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de Norteamérica encontrara una solución al problema de determinar una posición absoluta y exacta. el rango de aplicaciones va desde la navegación de automóviles o la administración de una flotilla de camiones. la precisión significa más o menos 15 m.
y muy a menudo hay 6 o 7 satélites visibles.Cualquiera que reciba y utilice las señales GPS.200km cada 12 horas. Descripción del Sistema 2. durante las 24 horas del día. el número
Cada satélite GPS lleva a bordo varios relojes atómicos muy precisos. Estos relojes operan en una frecuencia de fundamental de 10.
• El segmento Espacial . La experiencia ha demostrado que la mayor parte del tiempo hay por lo menos 5 satélites visibles por encima de los 15º.23MHz.
El segmento espacial está diseñado de tal forma que se pueda contar con un mínimo de 4 satélites visibles por encima de un ángulo de elevación de 15º en cualquier punto de la superficie terrestre. • El segmento de Usuarios .0.satélites que giran en órbitas alrededor de la Tierra.2.formado por estaciones ubicadas cerca del ecuador terrestre para controlar a los satélites. la cual se emplea para generar las señales transmitidas por el satélite.0es
. existen 26 satélites operativos que giran alrededor de la Tierra. mínimo de satélites visibles deberá ser de cuatro. Al momento de escribir este libro. • El segmento de Control . Para la mayoría de las aplicaciones.1 El segmento Espacial
El sistema GPS comprende-tres segmentos diferentes: El segmento Espacial consiste de 24 satélites que giran en órbitas ubicadas aproximadamente a 20.
GPS Basics -1.
Estas ondas portadoras se encuentran en la banda L (utilizada para transmisiones de radio) y viajan a la Tierra a la velocidad de la luz. El Código C/A o Código de Adquisición Gruesa modula a 1.023 Mhz
Código P 10.Los satélites transmiten constantemente en dos ondas portadoras.23 MHz.023MHz (10.32 Mhz
Estructura de la señal GPS
GPS Basics -1.0. El código P en L2 modula a 10. Los códigos también pueden ser empleados como base para realizar las mediciones de seudodistancia y a partir de ahí.0es
.42 MHz (10.60 MHz (10. L2 es modulada por un código solamente.
Frecuencia Fundamental 10. Los receptores GPS utilizan los diferentes códigos para distinguir los satélites.42 Mhz
Código C/A 1. La portadora L1 es modulada por dos códigos.23MHz.23 Mhz
L2 1227.23/10) y el código P o Código de Precisión modula a 10.23 x 154) • La portadora L2 es transmitida a 1227.60 Mhz
Código P 10. Dichas ondas portadoras se derivan de la frecuencia fundamental.23 x 120). generada por un reloj atómico muy preciso • La portadora L1 es transmitida a 1575.23 Mhz
L1 1575. calcular una posición.
Esta información es cargada a cada satélite y posteriormente transmitida desde allí. 5 estaciones de observación y 4 antenas de tierra distribuidas entre 5 puntos muy cercanos al ecuador terrestre. actualiza su posición orbital y calibra y sincroniza sus relojes.
Localización de la estaciones del segmento Control
GPS Basics -1. Estas mediciones son entonces enviadas a la Estación de Control Maestro en Colorado Springs. donde son procesadas para determinar cualquier error en cada satélite. La información es enviada posteriormente a las cuatro estaciones de observación equipadas con antenas de tierra y de allí cargada a los satélites.0es
.2 El Segmento de Control
El segmento de control consiste de una estación de control maestro.2.0. Las señales de los satélites son leídas desde las estaciones: Ascensión. El segmento de Control rastrea los satélites GPS. Esto permite al receptor GPS conocer la ubicación de cada satélite. Diego García y Kwajalein. Otra función importante consiste en determinar la órbita de cada satélite y predecir su trayectoria para las siguientes 24 horas.
. control de maquinaria. etc. Algunas aplicaciones típicas dentro del segmento Usuarios son: la navegación en tierra para excursionistas.
GPS Basics -1.2. navegación marítima y aérea.0. ubicación de vehículos. determinando su posición y/o la hora.3 El Segmento de Usuarios
El segmento de Usuarios comprende a cualquiera que reciba las señales GPS con un receptor. topografía.
. Ofrece una precisión de 0.3. En un sentido amplio de la palabra. etc.5-20mm. etc.
Posicionamiento Diferencial de Fase. agricultura automatizada. adquisición de datos para SIG (Sistemas de Información Geográfica GIS). Cómo funciona el GPS
Existen diferentes métodos para obtener una posición empleando el GPS. Utilizado para navegación costera. Utilizado por excursionistas.0. control de maquinaria. barcos en alta mar y las fuerzas armadas.
GPS Basics -1.5-5m. La Precisión de la Posición es mejor que 100m para usuarios civiles y alrededor de 20m para usuarios militares. el cual proporciona precisiones del orden de 0. estas técnicas pueden ser clasificadas básicamente en tres clases: Navegación Autónoma empleando sólo un receptor simple. El método a utilizar depende de la precisión requerida por el usuario y el tipo de receptor disponible. Más comúnmente conocido como DGPS.
Posicionamiento Diferencial Corregido. Utilizado para diversos trabajos de topografía.
son por lo general unidades pequeñas. La precisión obtenida es mejor que 100m (por lo general entre 30 y 40m) para usuarios civiles y 5-15m para usuarios militares.1 Medición de la distancia a los satélites
Todas las posiciones GPS están basadas en la medición de la distancia desde los satélites hasta el receptor GPS en Tierra.1 Navegación Autónoma
Esta es la técnica más sencilla empleada por los receptores GPS para proporcionar instantáneamente al usuario. portátiles y de bajo costo. Esta distancia hacia cada satélite puede ser determinada por el receptor GPS. la cual es utilizada por los topógrafos en su trabajo diario.0. A partir de la distancia hacia un satélite.3. la posición y altura y/o tiempo.1.
Intersección de tres esferas imaginarias Receptor GPS portátil
GPS Basics -1. entonces se puede determinar la posición relativa a esos tres puntos. Las diferencias entre las precisiones civiles y militares es explicada más adelante en esta sección. La idea básica es la de una intersección inversa.
3. sabemos que la posición del receptor debe estar en algún punto sobre la superficie de una esfera imaginaria cuyo origen es el satélite mismo. Los receptores utilizados para este tipo de aplicación. La posición del receptor se podrá determinar al intersectar tres esferas imaginarias. Si se conoce la distancia hacia tres puntos en relación a una posición.0es
De este modo existen cuatro incógnitas a determinar: posición (X. Observando a cuatro satélites se generan cuatro ecuaciones que se cancelan.4
El problema con el GPS es que sólo se pueden determinar las seudodistancias y el tiempo al momento que llegan las señales al receptor.0.0es
. Y. Z) y el tiempo que tarda en viajar la señal.
Se requieren por lo menos 4 satélites para obtener la posición y el tiempo en 3 dimensiones
Las señales de radio viajan a la velocidad de la luz.1. De esta forma es como se calcula el tiempo que tarda en viajar la señal de radio desde el satélite hasta el receptor GPS. El GPS requiere que el receptor calcule la distancia del receptor al satélite. Esto es un poco difícil de calcular.0. el receptor GPS puede "hacer coincidir" o correlacionar el código que recibe del satélite con el generado por el receptor. se utiliza una de las leyes del movimiento
Cálculo del Tiempo La señal del satélite es modulada por dos códigos. a 290 000 Km por segundo (186 000 millas por segundo). o que aparenta ser aleatorio. el Código C/A y el Código P (véase la sección 2. De esta forma. ya que se necesita conocer el momento en que la señal de radio salió del satélite y el momento en que llegó al receptor.2 Cálculo de la distancia al satélite
Para calcular la distancia a cada satélite. En realidad no lo es. es posible calcular la distancia que un tren ha viajado si se conoce la velocidad de desplazamiento y el tiempo que ha venido desplazándose a esa velocidad.0es
Por ejemplo.1). La Velocidad es la velocidad de las señales de radio. El tiempo es aquel que le toma a una señal de radio en viajar desde el satélite al receptor GPS. El receptor cuenta también con un reloj que se utiliza para generar un código C/A coincidente con el del satélite.3.
Señal del Receptor Tiempo que tarda la señal en llegar al receptor
Señal del Satélite
El código C/A es un código digital que es 'seudo aleatorio'. El código C/A está basado en el tiempo marcado por un reloj atómico de alta precisión. sino que se repite mil veces por segundo.
3.0. La ionosfera no introduce un retraso constante en la señal. este efecto es similar a la refracción producida al atravesar la luz un bloque de vidrio. 2. 6. 5. hemos asumido que la posición obtenida del GPS es muy precisa y libre de errores. (La
luz sólo tiene una velocidad constante en el vacío).
1. ya que la velocidad de la señal se ve afectada. Estas fuentes de error son:
1. pero existen diferentes fuentes de error que degradan la posición GPS desde algunos metros. 3. en teoría. su velocidad puede disminuir. Estos retrasos atmosféricos pueden introducir un error en el cálculo de la distancia.3 Fuentes de Error
Hasta este momento. Retrasos ionosféricos y atmosféricos
Al pasar la señal del satélite a través de la ionosfera. Existen diversos factores que influyen en el retraso producido por la ionosfera.
Retrasos ionosféricos y atmosféricos Errores en el reloj del Satélite y del Receptor Efecto Multitrayectoria Dilución de la Precisión Disponibilidad Selectiva (S/A) Anti Spoofing (A-S)
GPS Basics -1.1. 4. hasta algunas decenas de metros.0es
Los errores debidos a la ionosfera pueden ser mitigados empleando uno de dos métodos:
b. Nótese que esto es posible únicamente con receptores GPS de doble frecuencia.
La actividad de las manchas solares llega a su máximo cada 11 años. La mayoría de receptores fabricados para la navegación son de una frecuencia.El primer método supone la toma de un promedio del efecto de la reducción de la velocidad de la luz causada por la ionosfera. se puede estimar el retraso con precisión. Por lo tanto. esto depende de un promedio y obviamente esta condición promedio no ocurre todo el tiempo. lo cual también tiene un efecto sobre la ionosfera.0. la influencia ionosférica es mínima.
Durante el día. Es sabido que cuando una señal de radio viaja a través de la ionosfera. ésta reduce su velocidad en una relación inversamente proporcional a su frecuencia. Este factor de corrección
GPS Basics -1.a. Esto es debido a la mayor distancia que la señal tiene que viajar a través de la atmósfera. Sin embargo. La densidad de la ionosfera varía con los ciclos solares (actividad de las manchas solares). este método no es la solución óptima para la Mitigación del Error Ionosférico. Elevación del satélite. el efecto de la ionosfera se incrementa y disminuye la velocidad de la señal. el cual puede resultar en una degradación de la posición. Durante la noche. puede ser reducido utilizando modelos atmosféricos.
. Satélite con ángulo de
elevación alto
puede ser entonces aplicado a una serie de cálculos. Por lo tanto. El vapor de agua contenido en la atmósfera también puede afectar las señales GPS. Al momento de escribir este texto. el siguiente pico máximo ocurrirá cerca del año 2000. las llamaradas solares pueden ocurrir de manera aleatoria. El Vapor de agua también afecta la señal GPS. Este efecto. Tales receptores miden las frecuencias L1 y L2 de la señal GPS. .El segundo método supone el empleo de los receptores de "doble frecuencia". Las señales de satélites que se encuentran en un ángulo de elevación bajo se verán más afectadas que las señales de satélites que se encuentran en un ángulo de elevación mayor.0es
. La densidad de la ionosfera está afectada por el Sol. si se comparan los tiempos de arribo de las dos señales. c.
Satélite con ángulo de elevación bajo D2
Los receptores de navegación manuales no utilizan estas técnicas. Errores en los relojes de los satélites y del receptor
Aunque los relojes en los satélites son muy precisos (cerca de 3 nanosegundos).4
2. Una antena de bobina anular tiene 4 o cinco anillos concéntricos alrededor de la antena que atrapan cualquier señal indirecta. El efecto multitrayectoria afecta únicamente a las mediciones topográficas de alta precisión. La señal del satélite no viaja directamente a la antena.2) y puede corregir cualquier deriva que pueda encontrar. afectando la exactitud de la posición. Este tipo de errores pueden ser reducidos utilizando antenas GPS especiales que incorporan un plano de tierra (un disco circular metálico de aproximadamente 50cm de diámetro).
3. observa permanentemente los relojes de los satélites mediante el segmento de control (ver la sección 2.
GPS Basics -1. El Departamento de Defensa de los Estados Unidos. provocando una medición falsa.0es
. algunas veces presentan una pequeña variación en la velocidad de marcha y producen pequeños errores. la solución preferida es la antena de bobina anular (choke ring antenna). el cual evita que las señales con poca elevación lleguen a la antena.
Para obtener la más alta exactitud. sino que llega primero al objeto cercano y luego es reflejada a la antena.0. Errores de Multitrayectoria
El error de multitrayectoria se presenta cuando el receptor está ubicado cerca de una gran superficie reflectora. tal como un lago o un edificio.
Dilución de la Precisión
La Dilución de la Precisión (DOP) es una medida de la fortaleza de la geometría de los satélites y está relacionada con la distancia entre los estos y su posición en el cielo. VDOP – Dilución Vertical de la Precisión.
Satélites con buena distribución . Sin embargo. Dependiendo de la dimensión . usualmente menor que 8. Proporciona la degradación de la exactitud en la dirección vertical. se pueden calcular diferentes tipos de Dilución de la Precisión. cuando se utilice el GPS para topografía. algunos receptores calculan el PDOP o HDOP. Cuando los satélites están muy cerca unos de otros. ya que es una combinación de todos los factores. Cuando los satélites están bien distribuidos. Como regla general. Recuerde. valores que no toman en consideración al componente de tiempo. que las señales de satélites con poca elevación generalmente tienen una gran influencia de las fuentes de error.poca incertidumbre en su posición
HDOP – Dilución Horizontal de la Precisión.
Satélites con mala distribución .
El valor DOP más útil a conocer es el GDOP. el área sombreada aumenta su tamaño.0. Este principio puede ser ilustrado mediante los siguientes diagramas:
La distancia hacia los satélites se ve afectada por los errores en la distancia previamente descritos. El DOP puede incrementar el efecto del error en la medición de distancia a los satélites. Las posiciones más precisas serán calculadas por lo general cuando el GDOP tiene un valor bajo. Proporciona la degradación de la exactitud en la dirección horizontal. incrementando también la incertidumbre en la posición. la posición se puede determinar dentro del área sombreada del diagrama y el margen de error posible es mínimo. PDOP – Dilución de la Precisión en Posición. La mejor manera de minimizar el efecto del GDOP es observar tantos satélites como sean posibles.alta incertidumbre en su posición
GPS Basics -1.4. Proporciona la degradación de la exactitud en posición 3D. sin embargo. GDOP – Dilución de la Precisión Geométrica.0es
. Proporciona la degradación de la exactitud en posición 3D y en tiempo. lo mejor es observar satélites con un ángulo de elevación de 15º sobre el horizonte.
Receptor GPS militar portátil (cortesía de Rockwell)
6. los usuarios de receptores GPS militares generalmente obtendrán precisiones del orden de 5 metros. El efecto Anti-spoofing encripta el código P en una señal conocida como código Y. mientras que el código C/A lo hace a 1. ya que este se transmite 10 veces más por segundo que el código C/A. Los usuarios de sistemas diferenciales no se ven afectados de manera significativa por este efecto.0es
. Sin embargo.3. el cual altera el tiempo ligeramente. está planeado desactivar el efecto S/A a más tardar en el año 2006. sometiendo a los relojes del satélite a un proceso conocido como "dithering" (dispersión). Anti-Spoofing (A-S)
El efecto Anti-Spoofing es similar al efecto S/A. mientras que los usuarios de equipos GPS civiles equivalentes únicamente alcanzarán precisiones de 15 a 100 metros. Únicamente emplean el código P. pueden descifrar el código P encriptado. obligándolos a emplear el código C/A. únicamente las fuerzas militares (equipadas con receptores GPS especiales). Vale la pena hacer notar que el S/A afecta a los usuarios civiles que utilizan un solo receptor GPS para obtener una posición autónoma. son transmitidas ligeramente alteradas respecto a las verdaderas. también conocido como código Y. Las distancias se pueden calcular con mayor precisión empleando el código P. Esto significa que.1.4 ¿Por qué son más precisos los receptores militares? 5.
GPS Basics -1.. muy a menudo el código P se ve afectado por el AntiSpoofing (A/S). ya que ha sido concebido con la idea de no permitir que los usuarios civiles y las fuerzas hostiles tengan acceso al código P de la señal GPS.023 Hz. El código P modula a la portadora con una frecuencia de 10.23 Hz. El resultado final es una degradación en la precisión de la posición. tanto a usuarios civiles como a las potencias hostiles. al cual se aplica el efecto S/A. las efemérides (o la trayectoria que el satélite seguirá).0. el acceso a toda la precisión que brinda el GPS. Lo anterior tiene como finalidad denegar.
Los receptores militares son más precisos porque no utilizan el código C/A para calcular el tiempo que tarda en llegar la señal desde el satélite al receptor GPS. Por todas estas razones. Actualmente. como se describió en la sección anterior. Disponibilidad Selectiva (S/A)
La Disponibilidad Selectiva es un proceso aplicado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos a la señal GPS. Sólo los usuarios con receptores GPS militares (EEUU y sus aliados) pueden descifrar el código Y.
3.0.0es
.2 Posicionamiento Diferencial (DGPS)
Muchos de los errores que afectan la medición de distancia a los satélites. pueden ser completamente eliminados o reducidos significativamente utilizando técnicas de medición diferenciales.
Estación de referencia DGPS transmitiendo a los usuarios
GPS Basics -1. haciéndolo más útil para muchas aplicaciones civiles. La técnica DGPS permite a los usuarios civiles incrementar la precisión de la posición de 100m a 2-3m o menos.
1. este receptor puede calcular muy fácilmente cual es la diferencia entre la posición calculada y la posición medida. El desempeño del radio enlace dependerá de varios factores. De esta forma. solo necesitan adquirir un receptor móvil que pueda recibir la señal del Radio Faro. ya en la práctica resulta un poco más compleja. El receptor móvil también calcula las distancias hacia los satélites tal como se describe en la sección 3. Se enciende el receptor y comienza a rastrear satélites. de aquí que se obtiene un posición más precisa. Esto le permite calcular una posición mucho más precisa de lo que sería posible si se utilizaran las distancias no corregidas. Hay que tener en consideración el radio enlace. Existen muchos tipos de radio enlaces que pueden transmitir en diferentes rangos de frecuencias y distancias.1.0es
. Debido a que el receptor se encuentra en un punto conocido. Sin embargo.
3.2. Luego aplica las correcciones de distancia recibidas de la Referencia. El receptor móvil cuenta con un radio enlace de datos conectado para recibir las correcciones transmitidas por el receptor de referencia.2. incluyendo: • La frecuencia del radio • La potencia del radio • El tipo y la "ganancia" de la antena de radio • La posición de la antena Se han establecido redes de receptores GPS y poderosos transmisores de radio.3. Cabe mencionar que múltiples receptores móviles pueden recibir correcciones de una sola Referencia.1. Al receptor que se coloca en este punto se le conoce como Receptor de Referencia o Estación Base.2.2 El Receptor Móvil
El receptor móvil está al otro lado de estas correcciones. el cual se utiliza para transmitir las correcciones.3 Detalles adicionales
En las secciones anteriores se ha explicado la técnica DGPS en forma muy general. Utilizando esta técnica.
GPS Basics -1. para transmitir en una frecuencia de seguridad "marítima solamente". el receptor de la referencia está conectado a un radio enlace de datos. Estas diferencias son conocidas como correcciones.0. Estos son conocidos como "radio faros" (Beacon Transmitters). el receptor de la referencia puede estimar en forma muy precisa la distancia a cada uno de los satélites. Generalmente.4 son minimizadas.1 El Receptor de Referencia
La antena del receptor de referencia es montada en un punto medido previamente con coordenadas conocidas. Los usuarios de este servicio (mayormente barcos navegando cerca de la costa).
3. Puede calcular una posición autónoma utilizando las técnicas descritas en la sección 3. todas las fuentes de error descritas en la sección 3.
0. pueden ser utilizados para la transmisión de datos. el Sistema de la Agencia Espacial Europea (ESA) y el sistema propuesto por el gobierno japonés. Existen también propuestas para sistemas de propiedad del gobierno.Tales sistemas han sido instalados a lo largo de las costas de muchos países. Además de los sistemas de Radio Faros.0es
. tales como el sistema basado en satélites de la Autoridad Federal de Aviación (FAA) de los Estados Unidos. Este formato se usa en forma común alrededor de todo el mundo. Existe un formato estándar para la transmisión de datos GPS. una organización sin fines de lucro auspiciada por la industria. tales como teléfonos celulares (o móviles). se trata del WAAS (Wide Area Augmentation System). Se denomina el formato RTCM (por sus siglas en inglés Radio Technical Commission Maritime Services). Otros dispositivos. también existen otros sistemas que proveen cobertura sobre extensas áreas y que son operados por compañías comerciales privadas.
Modula a las portadoras L1 y L2 a 10. es importante definir los diversos componentes de la señal GPS. Esto significa que sólo pueden tener dos valores -1 y +1. La técnica básica es igual a las descritas previamente. Modula la portadora L1 a 1.3.es decir la medición de distancias a cuatro satélites y la determinación de la posición a partir de esas distancias.). (0. Código P. ¿Qué significa modulación? Las ondas portadoras están diseñadas para llevar los códigos binarios C/A y P en un proceso conocido como modulación.3 GPS Diferencial de Fase y Resolución de Ambigüedades
El GPS Diferencial de Fase es utilizado principalmente en la topografía y trabajos relacionados para alcanzar precisiones en posición del orden de 5-50mm.6 MHz.
3.0. la portadora de L2 a 1227.
Portadora modulada con Código P
Modulación de la Portadora
GPS Basics -1. Estos son conocidos como receptores móviles. El código preciso. hay un cambio en la fase de la portadora.1. la(s) línea(s) base entre la Referencia y los móviles. Fase Portadora.1 Fase Portadora.42 MHz. Consulte el diagrama de la sección 2.2 El receptor de Referencia está siempre ubicado en un punto fijo o de coordenadas conocidas. La portadora L1 es generada a 1575. Como técnica diferencial significa que un mínimo de dos receptores GPS deben ser siempre utilizados en forma simultánea.25-2. . códigos C/A y P
En este punto. Los códigos son códigos binarios. Es el Código de Adquisición Gruesa. Código C/A.3. Esta es una de las similitudes con el método de Corrección Diferencial de Código descrita en la sección 3.023 MHz. Se calcula.0es
. La técnica utilizada difiere de todas las descritas previamente e involucra un intenso análisis estadístico.5 in.23 MHz. Cada vez que el valor cambia. entonces. Es la onda sinusoidal de la señal de L1 o L2 creada por el satélite. La diferencia radica en la forma en que se calculan esas distancias. El otro (o los otros) receptores están libres para moverse alrededor. Modulación significa que los códigos están superpuestos sobre la onda portadora.
3. eliminando cualquier fuente de error que pudieran introducir a la ecuación.4cm. es producido por las imperfecciones en los relojes del satélite y el receptor.0.3. Si dos receptores GPS realizan mediciones a dos satélites diferentes.
GPS Basics -1. La onda portadora de L1 tiene una longitud de 19.0es
. se obtendría una distancia muy precisa al satélite.3.3 Diferencias Dobles
La gran parte del error en el que se incurre cuando se realiza una medición autónoma. Una manera de evitar este error es utilizar una técnica conocida como Diferencia Doble.2 ¿Por qué utilizar la Fase Portadora?
Se utiliza la fase portadora porque esta puede proporcionar una medida hacia el satélite mucho más precisa que la que se consigue utilizando el código C/A o el código P. Si se pudiera medir el número de longitudes de onda (completas y fraccionarias) que existen entre el satélite y el receptor.
3. las diferencias de tiempo entre los receptores y los satélites se cancelan.
GPS Basics -1.0. de aquí que la solución sea ambigua. La siguiente es. a grandes rasgos. El problema radica en la existencia de muchos "juegos" posibles de longitudes de onda enteras para cada satélite.0es
. pero aún así.
1.3. Muchos factores que complican la situación no son cubiertos en esta explicación. permite obtener una posición aproximada. La solución precisa debe ser un punto que está en una de estas líneas.
Una medición diferencial usando código. forman un conjunto de líneas. La solución precisa debe estar dentro del círculo. se puede determinar el número entero de longitudes de onda más la fracción de longitud de onda entre el satélite y la antena del receptor. una explicación de cómo funciona el proceso de resolución de ambigüedades... se presentan los principios básicos del mismo.4 Ambigüedades y Resolución de Ambigüedades
Después de eliminar los errores del reloj con el método de las dobles diferencias.
Los frentes de onda de un satélite al ser intersectados con el círculo. Mediante procesos estadísticos se puede resolver esta ambigüedad y determinar la solución más probable. Continuación.
. La solución precisa será un punto de intersección entre los dos juegos de líneas. ya que el punto solución debe pertenecer al conjunto formado por la intersección de los tres juegos de líneas. revelando la solución más probable.
Al ir cambiando la posición de la constelación de satélites.
Cuando se reciben señales de un segundo satélite. un segundo juego de frentes de onda o líneas de fase es creado.3. se reduce el número de posibilidades.0.
Añadiendo un cuarto satélite. el conjunto de posibles soluciones contendrá un número menor de elementos
4. el conjunto de las soluciones tiende a girar.
Añadiendo un tercer satélite.
0. para la topografía y la navegación.
Aspectos Geodésicos
GPS Basics -1. Una de las causas más comunes de errores en los levantamientos con GPS resulta de una comprensión incorrecta de estas relaciones.4. cada vez más popular. los topógrafos y navegantes se ven en la necesidad de comprender los fundamentos de cómo las posiciones GPS están relacionadas con los sistemas cartográficos comunes.0es
. Aspectos Geodésicos
Desde que el GPS se convirtió en un instrumento.
Esto se hace evidente si recordamos los objetivos de la Geodesia: 1. la determinación de la posición es siempre relativa a los puntos de partida del levantamiento. Medición y representación de fenómenos geofísicos (movimiento de los polos. La ciencia de la geodesia es fundamental para el GPS y. Determinación del campo gravitacional de La Tierra.
GPS Basics -1. la precisión obtenida es dependiente de la distancia a este punto.0es
. el GPS ofrece ventajas sobre las técnicas convencionales. a la inversa.1 Introducción
La determinación de una posición con GPS consigue un objetivo fundamental de la Geodesia: la determinación absoluta de una posición con precisión uniforme en todos los puntos sobre la superficie de La Tierra. 3. es esencial que los usuarios de equipo GPS tengan un conocimiento general de la geodesia. Utilizando la geodesia clásica y técnicas topográficas. tomando en cuenta la naturaleza cambiante de estas redes debido al movimiento de las placas tectónicas. Por lo tanto.0. el GPS se ha convertido en la herramienta principal de la geodesia. incluyendo las variaciones temporales. 2. Establecer y mantener las redes de control geodésico tridimensionales nacionales y globales en tierra.4. mareas terrestres y movimiento de la corteza). Aunque la mayoría de usuarios nunca llevan a cabo las tareas mencionadas.
Definición del punto P mediante coordenadas Geodésicas y Cartesianas
. Debido al hecho de que el GPS debe proporcionar coordenadas en cualquier lugar de la superficie terrestre.0.Z
. Un elipsoide (también conocido como esferoide) es una esfera aplanada o achatada. este utiliza un sistema de coordenadas geodésico basado en un elipsoide. Sistema de Coordenadas GPS
Aunque la Tierra parezca ser una esfera uniforme cuando se la observa desde el espacio. sino que es una superficie definida matemáticamente. empleando las distancias sobre los ejes X. tal como lo discutiremos más adelante.X
. su Longitud y su Altura Elipsoidal. diferentes definiciones matemáticas de la superficie de la Tierra. Un método alternativo para definir la posición de un punto es utilizando el sistema de Coordenadas Cartesiano. Actualmente existen diversos elipsoides o lo que es lo mismo. puede ser definido utilizando su Latitud. El elipsoide elegido será aquel que se ajuste más exactamente a la forma de la Tierra.4.0es
. Y y Z desde el origen o centro del esferoide. Este elipsoide no tiene una superficie física.2. Este es el método básico que emplea el GPS para definir la posición de un punto en el espacio. su superficie dista mucho de ser uniforme. Un punto sobre la superficie de La Tierra (nótese que esta no es la superficie del elipsoide). El elipsoide utilizado por el GPS es conocido como WGS84 o Sistema Geodésico Mundial 1984 (por sus siglas en inglés World Geodetic System 1984).
Usualmente. pero no podrían ser utilizados en otras zonas de la Tierra. diseñado para coincidir con el geoide (ver sección 4.5) Los elipsoides utilizados en la mayoría de los sistemas de coordenadas locales alrededor del mundo fueron definidos por primera vez hace muchos años. Generalmente. las coordenadas de las posiciones calculadas están basadas en el elipsoide WGS84.0es
.4) del área.3 Sistemas de Coordenadas Locales
De la misma manera que con las coordenadas GPS.0. las coordenadas existentes están en el sistema de coordenadas locales.4.
Elipsoide WGS84 Superficie terrestre (topográfica)
Relación entre los elipsoides y la superficie terrestre
GPS Basics -1. están basadas en un elipsoide local. Estos elipsoides tienden a acomodarse lo mejor posible al área de interés. por lo que las coordenadas GPS deben ser transformadas a este sistema local. De aquí que cada país definió un sistema cartográfico/ marco de referencia basado en un elipsoide local. estas coordenadas serán proyectadas sobre la superficie de un plano para proporcionar coordenadas de cuadrícula (ver sección 4. antes de la aparición de las técnicas espaciales. las coordenadas locales o lo que es lo mismo las coordenadas utilizadas en la cartografía de un país en particular. Cuando se utiliza GPS.
Estas son conocidas como Alturas Elipsoidales. el empleo de ciertas técnicas de transformación puede crear un modelo de alturas y las alturas geoidales pueden ser interpoladas a partir de los datos existentes. topográfica Elipsoide Geoide
h = H+N donde h = Altura Elipsoidal H = Altura Ortométrica N = Ondulación Geoidal
GPS Basics -1. la mayoría de usuarios de GPS requieren que las alturas sean también ortométricas.0es
. provocando que éste se eleve en las regiones más densas y caiga en las regiones menos densas. Las alturas existentes son alturas ortométricas medidas en relación al nivel medio del mar.4 El problema de la Altura
La naturaleza del sistema GPS también afecta la medición de la altura. el geoide puede ser considerado como constante.0. Todas las alturas medidas con GPS están dadas en relación a la superficie del elipsoide WGS84.4. En tales áreas. Este problema es resuelto mediante el uso de modelos geoidales para convertir las alturas elipsoidales en alturas ortométricas. La densidad de La Tierra tiene. En áreas relativamente planas. La relación entre el geoide. El Geoide puede ser definido como una superficie equipotencial. El nivel medio del mar corresponde a una superficie conocida como geoide. El geoide tiene una forma irregular y no corresponde a ningún elipsoide. lo que significa que la fuerza de la gravedad es constante en cualquier punto sobre el geoide. un efecto sobre el geoide. se muestra en la siguiente ilustración. el elipsoide y la superficie de la Tierra. sin embargo.
Debido a que la mayoría de los mapas existentes muestran las alturas ortométricas (relativas al geoide).
La elección de alguno de ellos dependerá de los resultados requeridos. Primero.4. (Por ejemplo. De esta forma se pueden calcular los parámetros de transformación.
Transformaciones aplicadas en un área de puntos comunes
GPS Basics -1.0. se tendrá mayor oportunidad de tener redundancia y se podrán verificar los errores. A mayor cantidad de puntos comunes incluidos en la transformación.5 Transformaciones
El propósito de estas es el de transformar coordenadas de un sistema a otro. Es importante notar que la transformación sólo se deberá aplicar a los puntos que se encuentren en el área delimitada por los puntos comunes en ambos sistemas Los puntos fuera de esta área no deberán ser transformados utilizando los parámetros calculados. independientemente del método a emplear. El procedimiento básico de campo para la determinación de los parámetros de transformación es el mismo. donde las coordenadas y las alturas ortométricas sean conocidas en el sistema local. en los puntos de control existentes).0es
. sino que deberán formar parte de una nueva área de transformación. se debe contar con coordenadas en ambos sistemas de coordenadas (por ejemplo en WGS84 y en el sistema local) para tener por lo menos tres (de preferencia cuatro) puntos comunes. utilizando alguno de los métodos de transformación. Se consiguen puntos comunes midiendo los puntos con GPS. Se han propuesto diferentes métodos para llevar a cabo las transformaciones.
Transformación de 7 parámetros de Helmert
GPS Basics -1. los orígenes y ejes del elipsoide deben ser conocidos uno con
relación al otro. los levantamientos con GPS son medidos con un nivel de precisión mucho más alto que los antiguos levantamientos efectuados con instrumentos ópticos tradicionales. Esta transformación conserva la precisión de las mediciones GPS y las coordenadas locales.
. lo mejor es tener en cuenta que lo que cambia es el origen desde el cual se derivan las coordenadas y no la superficie sobre la cual se apoyan.. Y y Z desde un origen hasta el otro. Para transformar una coordenada de un sistema a otro. el desplazamiento en el espacio de X. En la gran mayoría de casos. los puntos medidos previamente no serán tan precisos como los puntos medidos con GPS. Y y Z y cualquier cambio en la escala entre los dos elipsoides.
PS = Posición en WGS84 WGS84 PL = Posición en el Sistema Local T = Vector resultante del desplazamiento del origen en X. La experiencia ha demostrado que comúnmente. Con esta información. Y y Z M M M = Ángulos de rotación
. Al transformar un punto entre diferentes sistemas de coordenadas.0. seguido de una rotación alrededor de los ejes X.Helmert Transformations La transformación de 7 parámetros de Helmert ofrece una transformación matemáticamente correcta. puede ser determinado. lo cual puede provocar una falta de homogeneidad en la red.0es
y para obtener valores precisos de altura. La transformación de la altura es un cálculo de la misma en una sola dimensión. siempre y cuando se cuente con suficientes puntos de control. el geoide se mantiene
razonablemente constante. si se tiene disponible suficiente información altimétrica. Una combinación de los métodos de transformación de Helmert e Interpolación se puede encontrar en el método "Stepwise". Este tipo de transformación se puede emplear en áreas donde no se conoce el elipsoide local ni la proyección y donde además. Este método emplea una transformación de Helmert 2D para obtener la posición y una interpolación de alturas para obtener las alturas. Un método alterno al de Interpolación es el llamado de Un paso. Para transformar la posición. las coordenadas WGS84 se llevan a una proyección Transversa de Mercator temporal. se calculan los giros. De esta forma. De esta manera se compensa la falta de información de ondulación geoidal. no toma en cuenta las irregularidades en el sistema de coordenadas locales.0es
Altura Ortométrica en el punto común
GPS Basics -1. Debido a esto. Las inconsistencias en las coordenadas locales se tratan estirando o encogiendo las coordenadas GPS para poder encajar de manera homogénea en el sistema local. Este método requiere del conocimiento del elipsoide local y de la proyección. Tanto el método de Interpolación como el de Un Paso deben estar limitados a un área de más o menos 15km x 15km (10 x 10 millas). desplaza-mientos y el factor de escala de la proyección "temporal" a la proyección verdadera.0. debe conocerse el valor de la ondulación geoidal. Leica también pone a disposición en sus equipos y programas toda una serie de métodos de transformación. El llamado Método de Interpolación no se basa en el conocimiento del elipsoide local ni de la proyección. Además.Otros métodos de transformación Mientras que el método de transformación de Helmert es matemáticamente correcto. se puede construir un modelo de alturas. el cual trabaja también con las transformaciones de
altura y posición en forma separada.
Estas proyecciones se muestran como planos.4.6 Proyecciones de Mapas y Coordenadas Planas
La mayoría de topógrafos mide y registra coordenadas en un sistema de cuadrícula ortogonal. Las dimensiones verdaderas se pueden representar sólo donde el plano corta al esferoide (puntos c y g).0. El diagrama pone de manifiesto el problema de la imposibilidad de representar dimensiones verdaderas o formas sobre tales planos. pero realmente definen pasos matemáticos para especificar las posiciones sobre un elipsoide en términos de un plano.
Idea básica de las proyecciones
GPS Basics -1. su coordenada Norte y su altura ortométrica (altura sobre el nivel del mar). La forma en que una proyección trabaja se muestra en el diagrama. Los puntos sobre la superficie del esferoide son
proyectados sobre la superficie plana desde el origen del esferoide. Esto significa que los puntos están definidos por su coordenada Este. Las proyecciones de mapas les permiten a los topógrafos representar una superficie curva tridimensional
sobre una hoja de papel plana.0es
0. La Proyección Transversa de Mercator se define por: • Falso Este y Falso Norte. Esto significa que las mediciones angulares realizadas sobre la superficie de la proyección son verdaderas.6.4. • Latitud de Origen • Meridiano Central • Factor de Escala sobre el Meridiano • Ancho de Zona
GPS Basics -1.1 Proyección Transversa de Mercator
La Proyección Transversa de Mercator es una proyección conforme. La proyección está basada en un cilindro que es ligeramente más pequeño que el esferoide y después se desarrolla en forma horizontal.0es
. Este método es utilizado por muchos países y se adapta especialmente a países grandes cerca del ecuador.
El Meridiano Central define la dirección del norte de la cuadrícula y la Longitud del centro de la proyección.
El Ancho de Zona define la porción del esferoide en la dirección este-oeste sobre la cual se aplica la proyección. La escala en la dirección norte-sur no cambia. El parámetro que las define es el Meridiano Central o el Número de la Zona. Por esta razón.El Falso Este y el Falso Norte se definen de tal manera que el origen de la cuadrícula de la proyección se pueda ubicar en la esquina inferior izquierda. La Proyección UTM se divide en zonas de 6° de longitud con zonas adyacentes que se superponen 30'. Es un tipo de proyección transversa de Mercator.0es
. la Proyección Transversa de Mercator es la más adecuada para cartografiar áreas que se extienden en dirección norte-sur. siendo correcta en las elipses de intersección y muy grande en los bordes de la proyección. Con esto se elimina la posibilidad de coordenadas negativas. la Escala en el Meridiano Central es demasiado pequeña. Como el cilindro es. Generalmente corresponde al ecuador (en el hemisferio norte).
Meridiano Central Elipses de Intersección
Características de la Proyección Transversa de Mercator
Proyección Universal Transversa de Mercator (UTM) La proyección UTM cubre al mundo entre los 80° de latitud norte y los 80° de latitud sur. el otro queda implícito)
GPS Basics -1. La Latitud de Origen define la Latitud del eje del cilindro. más pequeño que el esferoide.0. La escala varía en la dirección esteoeste. (Cuando se define uno. donde muchos de los parámetros de definición se mantienen fijos. por lo general. tal como lo establece la convención general.
Paralelo Estándar El Falso Este y el Falso Norte están definidos de tal manera que el origen de la cuadrícula de proyección se ubique en la esquina inferior izquierda. • Latitud del 1er. También define el lugar
Paralelo Estándar Meridiano Central
Paralelo Estándar
donde la influencia de la escala en la dirección norte-sur es cero.2 Proyección de Lambert
La Proyección Lambert también es una proyección conforme basada en un cono que intercepta al esferoide.6. Resulta ideal para países pequeños. quedando definida por las latitudes de los paralelos estándar sobre los cuales tiene un valor de cero.4. La escala en la dirección este-oeste no varía. La Latitud del 2o.0. Paralelo Estándar define la segunda latitud en la cual el cono corta la pirámide.0es
. Paralelo Estándar • Latitud del 2o. La escala es muy pequeña entre los dos paralelos estándar y muy grande fuera de ellos.
La proyección de Lambert está definida por: • Falso Este y Falso Norte • Latitud de origen • Meridiano Central
GPS Basics -1. circulares y en las regiones polares. de acuerdo a la convención general. Con esto se elimina la posibilidad de coordenadas negativas. Paralelo Estándar define la latitud en la cual el cono corta por primera vez al esferoide. El Meridiano Central define la dirección del norte de la cuadrícula y la Longitud del centro de la proyección. La Latitud 1er. La influencia de la escala en este punto también es de cero. La Latitud de Origen define la latitud del origen de la proyección.
Visibilidad sin obstáculos hacia cuatro satélites
¿Por qué usar GPS? El sistema GPS tiene numerosas ventajas sobre los métodos de topografía tradicionales: 1. sin obstáculos. 4. el GPS no puede se utilizado en interiores. etc. hacia por lo menos cuatro satélites. Un planeamiento adecuado y una buena preparación son los ingredientes esenciales para un trabajo exitoso. Puede ser usado en cualquier momento del día o de la noche y bajo cualquier condición climática. Algunas veces las señales de los satélites se ven bloqueadas por edificios altos. Se obtienen resultados con precisión geodésica. Se puede completar más trabajo en menos tiempo y con menos gente.
Objetos elevados pueden bloquearla señal del GPS
GPS Basics -1. Limitaciones Para poder trabajar con GPS es importante que la antena GPS tenga visibilidad. el GPS será tan bueno como su operador. árboles. Como cualquier herramienta.0.0es
. No se requiere visibilidad entre los puntos. También es difícil emplear el GPS en los centros de las ciudades o entre árboles. 3.5. Debido a esta limitación. Levantamientos con GPS
Probablemente para el topógrafo o el ingeniero sea aún más importante la práctica o el uso efectivo del GPS que la teoría. 2. en algunas aplicaciones topográficas se puede recomendar el uso de una estación total óptica o combinar ésta con un GPS. así como el conocimiento de las posibilidades y limitaciones del sistema. Debido a esto.
Esta técnica sin embargo necesita de un radio enlace. el cual está propenso a recibir interferencia de otras fuentes de radio así como al bloqueo de la línea de vista. y se rastrean menos de 4 satélites. lo cual toma entre 5 y 10 minutos. tales como puentes. si existen obstrucciones hacia el cielo. Ofrece precisión alta en distancias largas. Cinemático . etc.Usado para establecer redes de control locales. Estático . etc.Utilizado para líneas largas. minimiza esta restricción.Empleado para levantamientos de detalles y para la medición de muchos puntos de sucesión corta. Sin embargo. incrementar la densidad de redes existentes. Esto permite calcular las coordenadas y mostrarlas en tiempo real. y es mucho más rápido que la técnica estática.
GPS Basics -1. Utiliza un radio enlace de datos para transmitir los datos del satélite desde la referencia hacia el móvil. pero es comparativamente lento. mientras se lleva a cabo el levantamiento.1 Técnicas de medición GPS
Existen diferentes técnicas de medición que pueden ser utilizadas por la mayoría de receptores topográficos GPS. Se utiliza para aplicaciones similares al cinemático. el equipo deberá volverse a iniciar. estudios de tectónica de placas.Cinemático en Tiempo Real (por sus siglas en inglés Real Time Kinematic). redes geodésicas. Ofrece alta precisión en líneas base de hasta 20km. Una forma muy efectiva de medir detalles. El topógrafo debe elegir la técnica apropiada para cada aplicación.5. Estático Rápido .0.0es
. Es una técnica manera muy eficiente para medir muchos puntos que están muy cerca uno de otro. árboles.. etc. Una técnica de proceso conocida como On-the-Fly (OTF). RTK . edificios altos. ya que los resultados son presentados mientras se lleva a cabo el trabajo.
el número de satélites observados y la geometría (Dilución de la Precisión o DOP). El intervalo de registro de datos puede ser establecido en 15.5. Es importante que los datos sean registrados con la misma frecuencia en cada estación.1.
GPS Basics -1. Este es conocido como el Receptor de Referencia.0. el tiempo de observación deberá ser por lo menos de una hora para una línea de 20km. En la siguiente página se muestra un ejemplo. El tiempo de observación dependerá de la longitud de la línea. Los datos son registrados en ambas estaciones en forma simultánea. los receptores se apagan. Esto significa que los puntos se deben medir por lo menos dos veces. 30 ó 60 segundos. Los receptores deben registrar datos durante un cierto periodo de tiempo. El Móvil se puede desplazar para medir la siguiente línea base y volver a comenzar la medición. con lo cual se pueden revisar para evitar problemas que de otra manera. con 5 satélites y un GDOP prevaleciente de 8. Líneas más largas requieren tiempos de observación más largos. Una vez que se ha registrado suficiente información. Se necesita un buena coordinación entre las diferentes brigadas de topografía para aprovechar la disponibilidad de tres receptores. pasarían desapercibidos. El otro receptor es colocado en el otro extremo de la línea base y es conocido como el Receptor Móvil. Como regla general.0es
.o más) Se coloca un receptor en un punto cuyas coordenadas son conocidas con precisión en el sistema de coordenadas WGS84. Puede ser utilizado para la medición de líneas base largas (generalmente 20km -16 millas .1 Levantamientos Estáticos
Este fue el primer método en ser desarrollado para levantamientos con GPS. Un gran incremento en la productividad se puede conseguir añadiendo un receptor Móvil adicional. Es muy importante que exista redundancia en la red que está siendo medida.
B y C. los receptores se desplazan de E a D y de D a C.0. Ahora se forma el triángulo BDE.
Por último. Los receptores se colocan en los puntos A.1
La red ABCDE debe ser medida con tres receptores. Se conocen las coordenadas de A en el sistema WGS84. formando el triángulo ACD. Los errores gruesos serán detectados y las mediciones incorrectas serán desechadas.
El resultado final será la medición de la red ABCDE.
GPS Basics -1. el cual es medido.0es
Después el receptor en A se desplaza a E y el de C se mueve a B. registrando datos durante el tiempo necesario.
Después del tiempo necesario de registro. lo cual proporciona la redundancia necesaria. Un punto es medido tres veces y cada punto se mide por lo menos dos veces. el cual también se mide. el que está en B regresa al punto C y se mide la línea EC.
Otra manera de conseguir redundancia es colocando dos estaciones de referencia y utilizar un móvil para ocupar los puntos. Típicamente se utiliza el método Estático Rápido para aumentar la densidad de redes existentes. se elige un punto de Referencia y uno o más Móviles operan con respecto a él.0. La transformación calculada será válida para el área incluida entre esos puntos. se deben observar por lo menos 4 puntos en el perímetro del área de interés. etc. Se deben efectuar verificaciones para asegurarse que no se presentan errores gruesos en las mediciones.1. es necesario asegurarse que todos los receptores están operando simultáneamente sobre cada punto ocupado. serán colocados entonces en cada punto conocido. depende de la longitud de la línea base desde la Referencia y del GDOP.2 Levantamientos Estático Rápidos
En los levantamientos Estático Rápidos. puede ser ubicado en cualquier lugar de la red. Esto permite que los datos de cada estación puedan ser utilizados como Referencia o como Móvil. la primer tarea es la de observar un cierto número de puntos cuyas coordenadas sean conocidas con precisión en el sistema de coordenadas locales. Esto permitirá calcular la transformación y de allí todos los puntos medidos con GPS pueden ser convertidos con facilidad al sistema local.5. El periodo de tiempo que los Móviles deberán observar en cada punto. Cuando se trabaja con dos o más Móviles. Esto se puede hacer midiendo los puntos nuevamente en un momento diferente del día. Como se discutió en la sección 4. Si no se conoce ningún punto. Esta es la manera más eficiente de trabajar. El Receptor de Referencia se ubica por lo general sobre un punto conocido y puede ser incluido en los cálculos de los parámetros de transformación.. Cuando se inicia el trabajo donde no se ha llevado a cabo ningún levantamiento con GPS.
GPS Basics -1. El Receptor (o los Receptores) Móvil (es). para establecer control. pero también la más difícil de sincronizar.0es
.5. Los datos son registrados y luego son procesados en la oficina. tal como se muestra en el ejemplo de la siguiente página.
Transcurrido el tiempo necesario de registro.
Transcurrido el tiempo de registro necesario. con un diseño redundante para darle mayor solidez.. final será una red como la que se muestra.0.
En forma similar. el Móvil se desplaza al punto 3. 3. Al día siguiente puede repetirse la medición para descartar errores gruesos. el Móvil pasa al punto 4..
El resultado final será la radiación aquí mostrada.
La estación de referencia es iniciada.
El res.. El Móvil ocupa el punto 2.y luego al punto 5.1
La red de puntos 1.2.0es
. En forma alternativa.4. un móvil se desplaza al punto 2 y el otro al punto 4.5 debe ser medida desde la estación de Referencia R con tres receptores GPS... Se coloca un Móvil en el punto 1 y el otro en el punto 3.
Las estaciones de Referencia se colocan en los puntos R y 1.
Un móvil mide el punto 5 y el otro móvil deja de ser necesario.
Si camina bajo un árbol y pierde la señal de los satélites. El método Cinemático OTF es un método de procesamiento que se aplica a la medición durante el post-proceso.. Esta parte de la medición se conoce comúnmente como la cadena cinemática. intervalos predefinidos.1. puede registrar otras posiciones.0es
.3 Levantamientos Cinemáticos
La técnica cinemática se utiliza generalmente para levantamiento de detalle.. etc. El móvil se inicia desde la referencia.. Cinemático OTF (On The Fly) Una advertencia importante cuando se opera en levantamientos cinemáticos es que hay que evitar moverse muy cerca de objetos que pudieran bloquear las señales de los satélites del receptor Móvil.. (El tiempo depende de la longitud de la línea base desde la Referencia y del número de satélites observados). Si en algún punto el Móvil rastrea menos de 4 satélites.0. Esto es esencialmente lo mismo que medir un punto con Estático Rápido y permite al programa de post-proceso resolver las ambigüedades cuando se regresa a la oficina. Al inicio de la medición el operador puede comenzar a caminar con el receptor móvil y registrar datos. o una combinación de las dos. desplazarse a una posición donde se registren 4 o más satélites y realizar nuevamente la iniciación antes de continuar. aunque con la implementación del RTK su popularidad ha disminuido.5. registrando datos.. Las posiciones donde el operador lo pueden ser registradas en desee. Primero. el Móvil tiene que realizar el procedimiento conocido como iniciación. La Referencia y el Móvil se activan y permanecen absolutamente estáticos por 5-20 minutos. en la cual no es necesaria la iniciación y la iniciación subsecuente cuando el número de satélites observados desciende a menos de cuatro. El usuario puede registrar posiciones con un intervalo de tiempo predeterminado. registro de trayectorias. La técnica involucra un Móvil que se desplaza y cuya posición puede ser calculada en relación con la Referencia.y también en los puntos desplazar. Después de este periodo. El móvil entonces se puede .
GPS Basics -1. Es una variable de la técnica cinemática. el sistema se volverá a iniciar automáticamente al momento de tener suficiente cobertura de satélites. hay que detenerse. el Móvil se puede mover libremente.
ya que la señal de los satélites puede ser bloqueada. de otra manera el Móvil puede perder la ambigüedad. Además. Una vez que se ha completado el inicio. Muchos de los usuarios experimentan problemas con la radio comunicación del sistema RTK. Por lo tanto. Esto es similar al proceso de inicio realizado en un levantamiento cinemático OTF con post-proceso. Estos dos conjuntos de datos pueden ser procesados juntos en el Móvil para resolver las ambigüedades y obtener una posición muy precisa en relación con el Receptor de Referencia. las precisiones de las líneas base serán del orden de 1 . vale la pena considerar los siguientes factores al tratar de optimizar el desempeño del radio. Si esto sucede la posición calculada es mucho menos precisa. Esto incluye levantamientos de detalles.0es
. El Móvil también tiene un radio enlace y recibe las señal transmitida de la Referencia. Cuando está rastreando satélites y recibiendo datos de la Referencia. Es un tipo de levantamiento cinemático al vuelo efectuado en tiempo real. Una vez que el Receptor de Referencia se ha instalado y está transmitiendo datos mediante el radio enlace. El RTK se está convirtiendo en el método más común para realizar levantamientos GPS de alta precisión en áreas pequeñas y puede ser utilizado en aplicaciones donde se utilizan las estaciones totales convencionales. Sin embargo. En este punto .0. el tipo de antena también influye en el alcance. Es importante mantener contacto con el Receptor de Referencia. El Radio Enlace La mayoría de los sistemas RTK GPS emplean pequeños radio módems UHF.5cm. la diferencia principal es que el proceso se realiza en tiempo real. 1. se puede activar el Receptor Móvil. puede empezar con el proceso de inicio. 2.
GPS Basics -1. a mayor potencia mayor rendimiento. Otros factores que afectan el rendimiento incluyen la longitud del cable de antena. Las comunicaciones por radio se pueden ver afectadas por la falta de línea de visibilidad. La Estación de Referencia tiene un radio enlace conectado y retransmite los datos que recibe de los satélites. aplicaciones COGO. se pueden presentar problemas cuando se mide cerca de obstrucciones tales como edificios altos. la mayoría de los países restringe legalmente la potencia de salida entre 0.1. La altura de la antena del transmisor. etc. se presentarán más pérdidas. En términos generales. replanteo.5. La potencia del radio transmisor. Este receptor también recibe los datos de los satélites directamente desde su propia antena. menores serán los problemas por la falta de línea de visibilidad y aumentará el alcance de las comunicaciones por radio.5 .2W. las ambigüedades son resueltas y el Móvil puede registrar puntos y sus coordenadas. Cuanto más alto se pueda instalar la antena. estaqueo. árboles. ya que cuanto más largo sea este. Asimismo. etc.4 Levantamientos RTK
Cinemático en Tiempo Real (por sus siglas en inglés Real Time Kinematic). El mismo principio se aplica para la antena receptora.
Programa de Observación. En los levantamientos cinemáticos y RTK. Licencias de Radio 2.0. la antena se monta en un bastón. el cual tiene altura constante. Coordenadas de la Estación de Referencia 6.5. En los levantamientos Estáticos y Estático Rápidos. Se recomienda medir la altura de la antena al inicio y al final de una sesión de medición. Los siguientes aspectos deben ser considerados: 1. Cables de repuesto 4. Baterías cargadas 3.3 Consejos durante la operación
Antes de salir al campo. Durante los levantamientos estáticos y estático rápidos. Este es uno de los errores más comunes cuando se llevan a cabo levantamientos GPS. se recomienda completar una hoja de registro por cada punto medido. Cualquier movimiento o vibración de la antena puede afectar negativamente al resultado. con suficiente capacidad 7. es muy importante medir la altura de la antena de manera correcta. Para levantamientos Estáticos y Estático Rápidos.
GPS Basics -1. El principal objetivo debe ser contar con suficiente información para determinar los parámetros de transformación y obtener redundancia de las observaciones.2 Preparación del Levantamiento 5.0es
. En la siguiente página se muestra un ejemplo. Esta práctica se aplica también al periodo de inicio Estático Rápido de los levantamientos Cinemáticos (pero no a los cinemáticos OTF ni RTK). el topógrafo necesita preparar el trabajo. Tarjetas de Memoria. la antena GPS debe permanecer totalmente inmóvil. Comunicación entre los miembros de la brigada 5.
Id de Punto Núm.0.0es
. de satélites GDOP Fecha Operador Notas
GPS Basics -1. de Épocas Núm. de serie del Sensor Tipo de Operación Tipo de Antena Lectura de Altura Hora de Inicio Hora de Término Núm.
Achatamiento Relativo a los Elipsoides. f = (a-b)/a = 1-(1-e2)1/2 donde a ... semi-eje mayor b ... semi-eje menor e ... excentricidad Acimut Ángulo horizontal, medido en el sentido de las manecillas del reloj, a partir de una dirección (como el Norte). Almanaque Conjunto de datos crudos de las órbitas de los satélites, empleados para calcular la posición, hora de salida, elevación y acimut de los mismos. Altura Elipsoidal Distancia vertical de un punto sobre el elipsoide. Altura Geoidal Véase Ondulación Geoidal Altura Ortométrica Distancia de un punto sobre el geoide, medido a lo largo de la vertical del punto (altura sobre el nivel medio del mar). Véase también Elevación. Ambigüedad Número entero de ciclos desconocidos de la fase portadora reconstruida, presentes en una serie de mediciones continuas, de un solo paso de satélite en un mismo receptor. Ángulo Cenital Ángulo vertical con un valor de 0° sobre el horizonte y 90° directamente sobre el usuario. Ángulo de Elevación Ángulo de elevación mínima por debajo del cual el sensor no rastrea ningún satélite GPS. Anti-spoofing (A-S) Código P encriptado (para formar el código Y). Canal Cuadrático Canal receptor GPS que multiplica por sí misma la señal recibida para obtener una segunda armónica de la fase portadora que no contiene el código de modulación. Canal Receptor Frecuencia de radio y hardware digital, así como el programa en un receptor GPS, requeridos para rastrear la señal de un satélite GPS en una de las dos fases portadoras del sistema. Banda L Banda de frecuencia de radio que se extiende desde los 390 Mhz hasta los 1550 MHz. Las frecuencias de las fases portadoras de las bandas L1 y L2, transmitidas por los satélites GPS, quedan dentro de esta banda L. Cambio Doppler Cambio aparente en la frecuencia de una señal recibida debido al rango de cambio del intervalo entre el transmisor y el receptor.
Chip Intervalo de tiempo de un cero o de un uno en un código de pulso binario. Círculo Máximo Término empleado en navegación. Es la forma más corta de conectar dos puntos. Código Sistema empleado para comunicación en el que a ciertas cadenas de ceros y unos, elegidos arbitrariamente, se les asignan significados definidos. Código C/A Es el Código de Adquisición Cruda que se envía en la señal L1 de GPS. Este código es una secuencia de modulaciones seudoaleatorias bifásicas binarias de 1023 MHZ en la banda de GPS con una modulación de 1.023 MHz, y presenta un período de repetición de un milisegundo.
Código P Código preciso GPS con una secuencia muy larga (aproximadamente 1014 bit ) de modulaciones seudoaleatorias binarias bifásicas en la fase portadora GPS en un intervalo de chips de 10.23 MHz, que no se repiten a sí mismas durante 267 días. Cada segmento semanal del código P es único para cada satélite GPS, y se cambia también cada semana. El acceso al código P se restringe a usuarios autorizados por el gobierno de los E.U. Código Seudoaleatorio del Ruido (PRN) Cualquier grupo de secuencias binarias que parecen tener una distribución aleatoria como el ruido, pero que en realidad se pueden distribuir de manera ordenada. La propiedad más importante de los códigos PRN es que la secuencia tiene un valor mínimo de autocorrelación, excepto en un retraso de cero.
Código Y Versión encriptada del código P, que se transmite mediante un satélite GPS al activarse el modo anti-spoofing. Comparación del Retraso Técnica mediante la cual el código recibido (generado por el reloj del satélite) se compara con el código interno (generado por el reloj del receptor) y este último se adapta en tiempo hasta que se igualen los dos códigos. Configuración de los Satélites Estado o condición de la constelación de satélites en un momento determinado, con relación a un usuario o a un grupo de usuarios. Constante Gravitacional Constante de proporcionalidad en la ley de Gravitación de Newton. G = 6.672 * 10-11 m3s-2kg-1
Constelación de Satélites Disposición en el espacio de todo el grupo de satélites de un sistema, como el de GPS. Coordenadas Cartesianas Coordenadas de un punto en el espacio, dadas en tres dimensiones perpendiculares (x, y, z) a partir del origen. Coordenadas Geodésicas Coordenadas que definen un punto en relación a un elipsoide. Las coordenadas geodésicas pueden emplear valores de latitud, longitud y altura elipsoidal o coordenadas cartesianas. Datos Compactados Datos crudos compactados cada determinado intervalo de tiempo (tiempo de compactación) para formar una sola observación (medición), para su posterior registro. Datos Crudos Datos GPS originales, registrados y grabados por un receptor.
Datos de Mensaje Mensaje incluido en la señal GPS que informa de la ubicación del satélite, las correcciones del reloj y la salud. Se incluye también información general de las condiciones de otros satélites de la constelación. Datum Geodésico Modelo matemático diseñado para ajustarse lo mejor posible a una parte o a la totalidad del geoide. Se define por un elipsoide y la relación que existe entre este y un punto sobre la superficie topográfica, establecido como el origen del datum. Dicha relación se establece por medio de seis cantidades, generalmente (aunque no necesariamente): la latitud y longitud geodésicas y la altura del origen, los dos componentes de la deflexión de la vertical en el origen y el acimut geodésico de una línea que va desde el origen hacia cualquier otro punto.
Deflexión de la vertical Ángulo formado por la normal al elipsoide y la vertical (línea de plomada). Generalmente se calcula como un componente en el meridiano y un componente perpendicular al mismo. DGPS GPS Diferencial. Término que se aplica comúnmente para designar a un sistema GPS que emplea correcciones de código diferencial para obtener una precisión de posición entre 0.5 - 5m. Día Sidéreo Intervalo de tiempo entre dos tránsitos superiores sucesivos del equinoccio Vernal. Día Solar Intervalo de tiempo entre dos tránsitos superiores sucesivos del sol.
Elementos Orbitales Keplerianos Permiten la descripción de cualquier órbita astronómica: a: e: w: W: i: n: semi-eje mayor excentricidad argumento de perigeo ascensión recta del nodo ascendente inclinación anomalía verdadera
Elipsoide En Geodesia. Error de las Efemérides Diferencia entre la ubicación actual del satélite y la ubicación predicha por los datos orbitales de satélite (efemérides). Elipsoide Local Elipsoide que se ha definido para ajustarse lo mejor posible a una parte específica de la Tierra. Generalmente. empleado como punto de referencia en una escala temporal.0es
.. El SA se introduce como degradación del reloj o de la órbita de los satélites GPS. los elipsoides locales se ajustan para un país o un cierto grupo de países. figura matemática formada al hacer girar una elipse alrededor de su eje menor (a veces se le denomina también esferoide).
GPS Basics -1. El factor DOP indica la fortaleza geométrica de la constelación de los satélites en el momento de la medición. Época Instante fijo y particular de tiempo. Véase Altura Ortométrica.
Efemérides Lista de posiciones o ubicaciones de un objeto celeste en función del tiempo. Dos elementos definen un elipsoide: generalmente se dan a conocer como la longitud del semi-eje mayor a y el achatamiento f.U.Dilución de la Precisión (DOP) Descripción de la contribución (puramente geométrica) a la incertidumbre para fijar una posición. Los términos estándar empleados en GPS son: GDOP coordenadas de posición tridimensional más el retraso del reloj PDOP tres coordenadas HDOP dos coordenadas horizontales VDOP únicamente altura TDOP únicamente retraso del reloj HTDOP posición horizontal y hora Disponibilidad Selectiva (SA) Degradación de la precisión de la posición puntual para los usuarios civiles establecida por el Departamento de Defensa de los E. a menos que se especifique otra cosa.0.
Elevación Altura sobre el Geoide.
Estimación por mínimos cuadrados Proceso de estimación de parámetros desconocidos que se efectúa minimizando la suma de los cuadrados de los residuales de una medición. resultante de la interferencia entre las ondas de radio que han viajado entre el transmisor y el receptor por dos trayectorias de diferente longitud de onda. choca contra la frecuencia constante generada en el receptor.42 MHz L2 = 120F = 1227.42 MHz y en L2 es de 1227. GDOP Dilución de la Geometría de la precisión —> Dilución de la precisión Geocéntrico Relacionado con el centro de la Tierra. Frecuencia Fundamental La frecuencia fundamental empleada en GPS es de 10.0.23 MHz. generada en el receptor.60 MHz
Frecuencia Resultante Cualquiera de las dos frecuencias adicionales obtenidas al combinar las frecuencias de dos señales. respectivamente. de la elipse. Las frecuencias resultantes son iguales a la suma o la diferencia de las dos señales originales. e = (1 . Fase Observable Véase Fase Portadora Reconstruida
Fase Portadora Reconstruida Diferencia entre la fase de la fase portadora GPS recibida y con variación Doppler y la fase de una frecuencia de referencia nominalmente constante. proveniente del satélite. L1 = 154F = 1575. Las frecuencias de fase portadora en L1 y L2 son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.b2/a2)1/2 donde a y b son el semi-eje mayor y semi-eje menor. respectivamente.60 MHz.0es
. Geodesia Ciencia que estudia el tamaño y la forma de la Tierra.Error Multitrayectoria Error de posicionamiento. Excentricidad Distancia desde el centro de una elipse hacia el foco de su semi-eje mayor. La frecuencia de la fase portadora GPS en L1 es de 1575.
GPS Basics -1. Frecuencia de Fase Portadora Frecuencia de la salida fundamental no modulada de un radiotransmisor. Frecuencia Resultante de Portadora Fase de la señal que permanece cuando la señal de portadora.
Solo se requieren unas cuantas épocas en estos otros puntos para obtener una solución con la precisión requerida. Esta superficie es perpendicular en todos los puntos a la fuerza de gravedad.0es
GPS Basics -1. se debe iniciar nuevamente. Lo anterior incluye los siguientes modos de operación: • Levantamiento Estático • Levantamiento Estático Rápido
Levantamiento Estático Rápido Término empleado en conjunción con el sistema GPS para levantamientos estáticos con períodos cortos de observación. Nótese que el Tiempo medio de Greenwich es aproximadamente el mismo que el Tiempo GPS. Huso Horario Huso Horario = Hora Local – Tiempo medio de Greenwich (GMT). Intervalo de Chips Número de chips por segundo (por ejemplo.023*106 cps) Intervalo de sesgo entero Véase Ambigüedad Latitud Ángulo entre la normal al elipsoide y el plano ecuatorial. código C/A : 1. el receptor móvil se desplaza a los demás puntos sin perder la señal de ningún satélite. Tiene un valor de cero sobre el ecuador y de 90° en los polos. Hora Local La hora local es igual al tiempo medio de Greenwich + huso horario. el plano ecuatorial). Levantamiento Parar y Seguir El término de Levantamiento Parar y Seguir se emplea en conjunción con el sistema GPS para designar un tipo especial de levantamiento cinemático. el cual se extendería imaginariamente a lo largo de toda la superficie terrestre de no existir los continentes. Este tipo de levantamientos es posible gracias al algoritmo de resolución rápida de ambigüedades presente en el programa SKI. Si ocurre una pérdida de señal. Posterior a la inicialización (para determinar las ambigüedades) en el primer punto. GPS Sistema de Posicionamiento Global Gradícula Cuadrícula plana que representan las líneas de Latitud y Longitud de un elipsoide.
Inclinación Ángulo formado entre el plano orbital de un objeto y un plano de referencia (por ejemplo.0.Geoide Superficie equipotencial que coincide con el nivel medio del mar. Levantamiento Estático El término Levantamiento Estático se emplea en conjunción con el sistema GPS para todas las aplicaciones de levantamientos no cinemáticos.
Aunque existen varias combinaciones posibles. medida simultáneamente. Longitud Es el ángulo que se forma entre el meridiano de Greenwich y el meridiano que pasa por el punto en cuestión.Línea Base Longitud del vector tridimensional entre un par de estaciones en las que se han registrado simultáneamente datos GPS y se procesan con técnicas diferenciales. Una medición de una diferencia (entre receptores) consiste en la diferencia instantánea de fase de la señal recibida. tendrá un valor de 0° en Greenwich y se mide hacia el este o el oeste.0. que son capas atmosféricas de la Tierra.
Retraso de la Propagación Atmosférica Retraso de tiempo que afecta a las señales de los satélites. Por lo tanto. Modulación Binaria Bifásica Cambio de fase de 0° o de 180° (para representar 0 o 1 en binario. por dos receptores que observan el mismo satélite. entre satélites o a lo largo de un cierto tiempo. Se pueden modelar por medio de: y = A cos (wt + p).
GPS Basics -1. Trayectoria entre dos puntos con rumbo constante. Meridiano Línea imaginaria que une el polo sur con el polo norte y pasa por el ecuador a los 90°. satélites y tiempo) se obtiene al hacer la diferencia entre una medición de doble diferencia en una época y la misma medición en una época distinta. con valores máximos de 180° en un sentido y otro. Una medición de triple diferencia (entre receptores. Línea de Rumbo Término empleado en navegación. Longitud de Banda Medición del ancho del espectro de una señal (representación del dominio de la frecuencia de una señal) expresada en Hertz. después entre los satélites y por último a lo largo del tiempo. que duplica la fase portadora y no emplea el código P.0es
. por convención las mediciones de fase GPS se diferencian en el orden aquí descrito: primero entre los receptores. debido a la ionosfera y troposfera. Una medición de doble diferencia (entre receptores y satélites) se obtiene al hacer la diferencia entre la medición de una diferencia para un satélite con respecto a la correspondiente medición de una diferencia del satélite de referencia elegido. Modo Cuadrático de Recepción Método empleado para la recepción de señales GPS en L2. Las señales GPS son señales bifásicas moduladas.
Mediciones Diferenciales Las mediciones GPS se pueden diferenciar entre receptores. donde la función de amplitud A es una secuencia de valores +1 y -1 (para representar los cambios de fase de 0° y 180° respectivamente). respectivamente) en una fase portadora constante.
Proyección Conforme Proyección cartográfica en la que se conservan los ángulos sobre el elipsoide después de ser proyectados sobre el plano.
Posicionamiento Relativo Véase Posicionamiento Diferencial Post proceso Proceso de calcular posiciones en tiempo no real. Posicionamiento Puntual Reducción independiente de observaciones efectuada por un receptor en particular. empleando datos previamente colectados por receptores GPS. Cada serie de coordenadas se determina a partir de una sola muestra de datos y se generalmente se calcula en tiempo real.NAVSTAR Acrónimo de Navigation System with Time and Ranging. PDOP Dilución de la precisión de la Posición. Posicionamiento Diferencial Determinación de coordenadas relativas entre dos o más receptores que rastrean simultáneamente las mismas señales GPS. utilizando un cono sobre una esfera como figuras de referencia. empleando la información de seudorangos transmitida por los satélites. Proyección Transversa de Mercator Proyección cilíndrica conforme que se basa en un cilindro que envuelve a la Tierra. Proyección Lambert Proyección cónica conforme que proyecta un elipsoide sobre una superficie plana. NMEA Del Inglés: National Marine Electronics Association.0es
. medida a lo largo de la normal al elipsoide. amplitud o fase) que puede modificarse por modulación a partir de un valor conocido de referencia. Posicionamiento Cinemático Determinación de una serie de tiempo o de coordenadas para un receptor móvil. nombre original del sistema GPS.0. tiempos y formatos de frases para transmitir datos de navegación entre diversos instrumentos de navegación marítima. el cual se emplea en diversas aplicaciones. protocolos de transmisión de datos. frecuencia. Es el formato estándar de salida para datos de tiempo y posición de equipos GPS. Ondulación Geoidal Distancia de la superficie del elipsoide de referencia al geoide. que define señales eléctricas. Véase Dilución de la Precisión
Portadora Onda de radio que tiene por lo menos una característica (por ejemplo.
Retraso de la Propagación Véase Retraso de la propagación atmosférica y Retraso Ionosférico. determina sus órbitas y transmite las definiciones de las mismas a la memoria de los satélites. Rango de Error del Usuario (UERE) Contribución al rango de medición del error de una fuente individual de error. Término empleado para describir el proceso mediante el cual. Conjunto de definiciones y formatos estándar para promover el libre intercambio de datos GPS. norte geográfico. Segmento de Control Equipo en tierra del sistema GPS operado por el gobierno de los E. que rastrea las señales de los satélites.Rango Término empleado en navegación para referirse a la longitud de la trayectoria entre dos puntos. Rumbo Término empleado en navegación para describir el ángulo entre una dirección de referencia (por ejemplo. El retraso de grupos depende también de la dispersión de la ionosfera y afecta la modulación de las señales (códigos).
RTK Siglas de Real Time Kinematic. El retraso de la fase y de los grupos es de la misma magnitud pero de signo contrario. asumiendo que la fuente de error no está relacionada con el resto de las fuentes de error. experimenta un retraso. convertida en unidades del rango.0es
. Normalmente. norte de cuadrícula) y la trayectoria. Salto de Ciclo Discontinuidad de un número entero de ciclos en la medición de señal de fase portadora. de manera que ya no es necesario el post-proceso.
Retraso Inosférico La propagación de una onda a través de la ionosfera (que es un medio heterogéneo y dispersante). RINEX Siglas de Receiver INdependent EXchange format. norte magnético. Comisión establecida para definir un radio enlace diferencial de datos para retransmitir mensajes de corrección GPS a partir de una estación de control a los usuarios en campo.
GPS Basics -1. El retraso de la fase depende del contenido de electrones y afecta las señales de la fase portadora. Retraso del Reloj Diferencia constante en la lectura de la hora en dos relojes. RTCM Siglas de Radio Technical Commission for Maritime services.U. se resuelven las ambigüedades de fase en el receptor GPS.0. que resulta de una pérdida temporal de la señal de satélites GPS. esta trayectoria es el círculo máximo o la línea de rumbo.
los satélites. Sitio Punto en el que se establece un receptor para determinar coordenadas. es decir.
Seudolite Estación GPS terrena diferencial que transmite una señal con estructura similar a la de un satélite GPS. Servicio de Posicionamiento Preciso (PPS) Nivel más alto de precisión de posicionamiento puntual. Tiempo Universal Tiempo medio solar local en el Meridiano de Greenwich UT Abreviatura de Tiempo Universal UT0 UT como se deduce directamente de la observación a las estrellas UT1 UT0 corregido por el movimiento polar UT2 UT1 corregido para variaciones estacionales de la rotación terrestre UTC Coordenadas de Tiempo Universal. proporcionado por el sistema GPS. sistema de tiempo atómico uniforme. Un ejemplo de esta superficie lo constituye el geoide.
GPS Basics -1. referido en distancia dividida entre la velocidad de la luz. El seudorango difiere del intervalo actual por la influencia del reloj del satélite contra el reloj del usuario.0. Tiempo medio de Greenwich (GMT) Tiempo medio solar del Meridiano de Greenwich. Segmento Usuario Parte del sistema GPS que comprende los receptores de las señales GPS.0es
. El tiempo de propagación aparente es la diferencia entre el momento de la recepción de la señal (medido en el receptor) y el tiempo de emisión (medido por el satélite). Se emplea como base para establecer el tiempo o la hora estándar a nivel mundial. muy similar al UT2 por correcciones.Segmento Espacial Parte del sistema GPS que se encuentra en el espacio. Sesión de Observación Período de tiempo en el cual se registran datos GPS en forma simultánea por dos o más receptores. Superficie Equipotencial Superficie definida matemáticamente en la cual el potencial de gravedad es el mismo en cualquier punto. Se basa en el código P de doble frecuencia. Seudorango Medición del tiempo de propagación de la señal aparente de un satélite a una antena receptora. Servicio de Posicionamiento Estándar (SPS) Nivel de precisión en el posicionamiento de un punto obtenido con GPS. basado en el código C/A de una frecuencia.
Tiempo GPS Sistema de tiempo continuo basado en el Tiempo de Coordenadas Universales (Coordinated Universal Time (UTC)) del 6 de enero de 1980.
UTM Proyección Universal Transversa de Mercator. Véase Posicionamiento Diferencial. Se divide en diferentes zonas.0.996. Sistema al cual están referidas todas las mediciones y resultados GPS. Transformación Proceso de transformar coordenadas de un sistema a otro. Traslocación Método en el que se emplean datos simultáneos de estaciones separadas para determinar la posición relativa de una estación con respecto a otra. WGS 84 Siglas de World Geodetic System 1984. con un factor central de escala de 0.
GPS Basics -1. Es una variante de la proyección Transversa de Mercator. cada una de 6° de ancho. Transit Antecesor del sistema GPS.0es
.Topografía Forma del terreno de una región en particular. Sistema de navegación satelitar que estuvo en servicio de 1967 a 1996. La zona a emplear dependerá de la posición del usuario sobre la Tierra.
Understanding GPS: Principles and Applications Elliot D.).Lecturas recomendadas
GPS Theory and Practice B. H. Lichtenegger and J.0es
. ISBN 9997863348 American Institute of Aeronautics and Astronautics. Hofmann-Wellenhof.0. Kaplan (Ed. ISBN 3110127539 Walter De Gruyter.). The Global Positioning System: Theory and Applications Bradford W. Satellite Geodesy: Foundations.
GPS Basics -1. ISBN 0890067937 Artech House. Collins. Spilker (Eds. ISBN 3-211-82839-7 Springer Verlag. ISBN 0471306266 John Wiley and Sons. Parkinson and James J. Methods and Applications Gunter Seeber. GPS Satellite Surveying Alfred Leick.
........................................ .......... 50
Banda L ............. 28....................................... 49 Datos crudos ... 54
Efemérides ...... 51 Altura ortométrica ........... 55 Código Seudoaleatorio del Ruido (PRN) .................................. 51 Elementos orbitales Keplerianos .............. 24........................... 39.... 56 Disponibilidad Selectiva (S/A)..................... 22............................... 13..................................... 28.............. 18....................................................... 8..... 55 (RTK) .............. 54 Excentricidad ...... 52 Deflexión de la vertical ....... ........................... 45............... Véase Fuentes de Error
Cambio Doppler ............ 40 Estático Rápido ...... 39..................................... 10.................... 48 Anti-Spoofing (A-S).............. 58 Comparación del retraso ................................. 45.................... 44 Círculo máximo ................................... 53 Constelación de los satélites ...... 57 Día solar ........................................................... 45.... 7............... 57 Dilución de la precisión ..... 53 Cinemático en Tiempo Real (RTK) .................. 56 Cartesianas ................... 23........ 50 Datum geodésico . 45.. 50 DGPS ............................................ 30............... 39........ 13 Doble diferencia .................................. 48 Almanaque ............ 49
Datos compactados .. 16 Anti-Spoofing (A-S) 1 .................... 50 Día sidéreo ....... 48 Ancho de Zona ............ 30..... 58 Ángulo de elevación ................. 18..... 39............................ 51 Error multitrayectoria ....... ....................... 39... 49 Constante gravitacional .............................. 42 Estimación por mínimos cuadrados ........ 39................... 49 Código P ............... 52 Acimut ................................. 53 Código .... Véase Fuentes de error Distancia al satélite ......................... 56 Achatamiento ... 56 Datos de mensajes ................................. 49 Chip ....0..... 56 Coordenadas cartesianas ....... 57 Canal receptor ................................ 56 Conforme Proyección ........................ 53 Elevación ................... 49 Cinemático .. 50 Configuración de los satélites ......................... 44.................................................................. 19......... 20.................................................................0es
............ 49 Código C/A ................................ 55 Código Y .......... 51
GPS Basics -1............................ 51 Época ...................... 39.................... 51 Canal cuadrático ............ ............................. 50 Antena de bobina anular .......... 17.................................................. 28............................... 54 Estático .............................. 36 Ángulo cenital .................Índice alfabético A
(PRN) ........ 51 Dilución de la precisión (DOP) ........................................ 51 Disponibilidad selectiva (S/A) ..... 48 Altura elipsoidal .................. 51 Elipsoide ...................................... 56 (RTK) ........................................................... 56 Cinemático On the Fly (OTF) ..................... 54 Ambigüedad .....
... 57 Levantamiento Estático Rápido ......................... Véase Dilución de la precisión (DOP) Geocéntrico ...... 48 Frecuencia resultante de portadora ...................................... Intervalo de sesgo entero ..................................................... 49 Fuentes de error ............................... 17.............. 55 Fase portadora ......................... 48
Ondulación geoidal ................... 36. 54 Meridiano Central ..................................... 51 Huso horario ........ 37 Latitud ........ 22..................................... 49 Fase portadora reconstruida . 5....... 33 Método de Un Paso .... 50 Meridiano ....... 56 Levantamiento Parar y Seguir ................ 52 Frecuencia resultante .................................. Interpolación ............ 52 Geoide ................. 54
Lambert ......... 48 Línea de rumbo ........ 52 GDOP....................................................................................................................... 33 Modo cuadrático de recepción .................................... 30.................................. 57
Mediciones diferenciales ............................ 57 Línea base ......... 53 Latitud de origen .......... ...... 32 HTDOP .............. 37 Fase diferencial ........ 52 Gradícula ........... 36......... 28........................ 52
GPS Basics -1....... 14
HDOP ...................... 52 GPS ................................. Intervalo de Chip ......... 36....... 51 Helmert ............ 56 Frecuencia fundamental ....................................... 22 Fase observable ....................... 16................ 51................... 54 NMEA ........... 23.......................................... 33....... 36........................................ 37 Método de Interpolación ...............................0es
..... 28.......F
Falso Este ................................. 37 Levantamiento Estático ........................................................................ 54 Longitud de Banda ................. 17...................... 48 Multitrayectoria ............................................. 56 Locales ................... 33 Método Stepwise . 54
Inclinación ................... 53
NAVSTAR ............................ 28........................... .................................................................................. 53 33 49 53
GDOP .................................................................................. 29 Longitud ............ 57 Modulación binaria bifásica ............. 52 Geodesia ....................................... 37 Falso Norte ....0..
... 49 Posicionamiento diferencial ................... .................... 48 Retraso de la propagación ............ 34 Proyección Lambert ................................ 20 Receptor móvil ...................................... 33 Universal Transversa de Mercator ... 57 Segmento usuario .............................. 33 Superficie equipotencial ............ 58
RINEX .................................... 16 Reloj del satélite y del receptor .......... 35 Traslocación .................................................... 8.................... 58 Servicio de posicionamiento estándar (SPS) ............................................... 58
Un paso ................................................................. 57 Servicio de Posicionamiento Preciso (PPS) .................. . 58 Transversa de Mercator ................ 14....... 45 Rango ......................... 45...... 31............. 17. 57 Transformación ............. 58 Receptor de Referencia .......... 55 Seudolite .............. 20 Reloj (del satélite y del receptor) ...................... 55 Sistema de coordenadas ............ 53
Vapor de agua .................... 55 Seudorango ................................ 32 Transit ....... 53 Proyección Transversa de Mercator ................................ 50 Segmento de control ....................... 31 Transformación de Helmert ............................................................................................. 55 Portadora ...................................... 37 PDOP ............ 51....... 39..........0es
TDOP .......................................................... 56 Rumbo .......................P
Paralelo estándar .................. 48
Salto de ciclo .......................... 58 Transformación de coordenadas .......................................... 16 Resolución de Ambigüedades ............................... 57 Stepwise ................... 58 Topografía ... 50 Posicionamiento puntual .................. 51
Tiempo medio de Greenwich (GMT) ...................................... 53 Tiempo Universal .........................................................0................................................ 17................... 21............. 58
Radio enlace ................................................. 49 Segmento espacial ........................................................................... 36 UTM ....................................... 84 58
GPS Basics -1................................ 55 Proyección ....... 22......................... 55 Retraso del reloj 49 Retraso ionosférico ...................... 55 Rango de error del usuario (UERE) .............................. 56 RTK ............................. 56 RTCM .................................... 53
WGS ........... 55 Posicionamiento relativo .... 39 Tiempo GPS ........................... 24 Retraso de la propagación atmosférica ....................... 51 Técnicas de medición (GPS) ................................. 28 Sitio .............. Véase Fuentes de error VDOP .................. 15 Vapor de agua............................. 56 Post proceso .............................
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