PRESENTAN:

1
Global Positioning SystemGPS
Sistema de Localización y Navegación por Satélite

• PRESENTAN
• Alex Fernández Díaz
• Juan José Langa Mata

2

• INDICE
• INTRODUCCIÓN
• PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
• SEÑALES
• TIPOS DE RECEPTORES GPS
• FUENTES DE ERROR
• PRECISIÓN DEL SISTEMA GPS
• DGPS
• APLICACIONES
• MODELOS Y FABRICANTES

3
INTRODUCCIÓN
4
INTRODUCCIÓN

• TRANSIT (USA) primer sistema de navegación
  basado en satélites (1965)
• - 6 satélites en orbita baja (1074 Km),
  cobertura mundial no constante (1,5 h)
• - Calcula la posición por la desviación de la
  frecuencia Doppler, usado en submarinos y barcos.
  (250 m)
• - La URSS poseía uno parecido denominado
  TSICADA
• NAVSTAR (GPS) a principios de los 70s el
  Departamento de Defensa (DoD) de EUA, decide que
  el proceso de localización en la milicia tiene
  que ser súper preciso, (La mejor tecnología
  alternativa era la satelital) a este sistema se
  le conoce como GPS.

5
INTRODUCCIÓN

• El GPS consta de 24 satelites que orbitan
  alrededor de la tierra (20.180 Km) cada 12 horas
  con cobertura global y continua.
• Los satelites pasan por el mismo punto cada 24h
  menos 4 min formando seis planos orbitales.
• CARACTERISTICAS
• - Es un sistema de localizacion flexible y
  movil
• - Cobertura mundial
• - Señales dificiles de intervenir
• - Señales disponibles de forma gratuita
• - Sector desarrollado
• - Aplicable en los 3 medios.

6
FUNCIONAMIENTO
7
FUNCIONAMIENTO

• Se basa en la medida simultanea de la distancia
  entre el receptor y al menos 4 satélites.
• Informa de Posición del receptor
• Referencia temporal muy
  precisa
• Mide el retardo temporal entre la entrada y
  salida de la señal
• ACTUACIÓN
• Se separan las señales de cada satélite.
• Obtenemos el retardo temporal.
• Trazamos un esferoide por cada satélite.
• La intersección nos da la posición.

8
FUNCIONAMIENTO

• En principio 3 satélites serían suficientes,
  pero, la precisión exigida sería muy alta
  desorbitando el precio de los receptores, por eso
  se fuerza una cuarta incógnita o más si hay mas
  visibles.
• Se puede usar en modo 2D introduciendo la altura
  y usando solo 3 satélites.
• Los receptores mandan modelos para corregir
  posibles derivas de los relojes atómicos.

Latitud............ Longitud......... Altura......
....... Velocidad....... Hora exacta....
32.1223333 N 116.345555 W 2.3445 MSNM 95.67
km/h 12060023.34 UTC
9
SEÑALES
10
SEÑALES

• CODIGOS PSEUDOALEATORIOS
• Están formados por una serie impar de n bits con
  duración de T s.
• Parecido al ruido.
• Cada código se asigna a cada satélite, el
  receptor para separar la señal de un satélite del
  resto, correla las series con el que desea
  detectar.
• Es muy importante que el receptor y el satélite
  estén sincronizados para que la correlación
  comience cuando llega la señal procedente del
  satélite. De esta forma calcularemos el retardo.

11
SEÑALES

• Vemos unas graficas que nos ilustran la
  correlación.

• Posee 2 códigos C/A (3 m)
• P (0.3 m)

12
SEÑALES

• MENSAJE DE NAVEGACIÓN
• Efemérides.
• Información del tiempo y estado del reloj.
• Modelos para corregir errores del reloj del
  satélite.
• Modelo para corregir errores de la ionosfera y
  troposfera.
• Salud del satélite.
• Almanaque de la constelación.

13
TIPOS DE RECEPTORES
14
TIPOS DE RECEPTORES

• 1. RECEPTOR SECUENCIAL
• Solo dispone de un canal, de todos los visibles,
  permanece sincronizado al menos un segundo,
  adquiere la señal y calcula el retardo. (solo de
  4 y por mejor SNR)
• , Lentos, precisión , baja dinámica.
• 2. RECEPTOR CONTINUO O MULTICANAL
• 4 canales, adquiere el retardo de cada uno.
• Precisión , gran dinámica.
• 3. RECEPTOR CON CANALES MULTIPLEXADOS
• 1 canal, 4 bucles, 20 ms en muestrear todos.
• Variabilidad por retardo único.

15
FUENTES DE ERROR
16
FUENTES DE ERROR

• POSICIÓN
• UERE
• Vector de unión con todos los errores en él,
  error cuadrático medio.
• DOP (Dilution Of presicion)
• Posición, a mayor distancia entre satélites mejor.

17

• 2. ERROR CALCULO DE POSICIÓN DE LOS SATELITES
• Varían su orbita por - Campo gravitatorio
• - Presión solar
• - Moléculas libres
• Efemérides (20 m), algoritmos
• de mejora.
• 3. ERRORES DEBIDOS A INESTABILIDADES
• DEL RELOJ.
• Poseen derivas por el campo gravitatorio, se
  crean específicos, pero hay factores relativistas.

18
FUENTES DE ERROR

• 4.- ERRORES DEBIDOS A LA PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL
• Velocidad en Ionosfera y Troposfera
• Usan datos empíricos en
• relación con la latitud, hora

19
PRECISIÓN
20
PRECISIÓN

• PRECISIÓN EN POSICIÓN HORIZONTAL.
• Inicialmente el sistema estaba degradado
  intencionadamente por la Disp. Select., el 1 de
  Mayo del 2000 se eliminó, mejorando entre 1/6 y
  1/12 sus valores.
• Asumimos la misma varianza en cada dirección,
  posibilitamos la aproximación por una
  distribución Weibull de ß2.
• Ponemos los errores en divisiones de 1 metro

21
PRECISIÓN

• Se ha llegado a establecer un error estándar del
  sistema que esta situado en 22 m horizontales y
  27,7 m verticales.

22
PRECISIÓN
Vemos como no todos tienen la misma precisión,
además es conocido que hay un error de precisión
con la latitud, en el norte la precisión es
mayor, obtenemos el mayor error en 43º.
23
PRECISIÓN

• PRECISIÓN VERTICAL

• Para eliminar errores causados por la altura del
  geoide, la altura del elipsoide es siempre usada
  minorada.

24
PRECISIÓN

• Aquí podemos observar dos histogramas para el
  error vertical.

25
PRECISIÓN
26
PRECISIÓN
27
PRECISIÓN
3. En cuanto a la precisión en la referencia
temporal tenemos Sin Disp. Select. 50100
ns Con Disp. Selec. 300 ns
28
DGPS
29
DGPS

• Se creó para aumentar la precisión del sistema.
• Posee una estación intermedia.
• Corrige
• Error debido a Troposfera Ionosfera
• Errores en la posición del satélite
• Errores del reloj del satélite

30
DGPS

• Cobertura y precisión del DGPS
• 200 Km alrededor estación (errores correlados)
• Lo que más afecta es el ruido del receptor.
• Se busca formar redes extensas.
• Reduce los errores 60

31
APLICACIONES
32
APLICACIONES

• Localización Global
• Navegación (Obtener una posición a partir de la
  anterior)
• Cartografía
• Exactitud Temporal
• Control de satelites
• Control de actividad sísmica
• Mejorar producciones agrarias
• Detección forestal.
• Control plagas agrícolas

33
ALTERNATIVAS
34
ALTERNATIVAS

• Glonass (Ruso) , 24 Satélites en 6 planos
  orbitales.
• Orbcomm
• Omnitracs
• Inmarsat
• Galileo (U.E.)

35

• Apendice

Precio 250 600