El Sistema de Posicionamiento Global (“Global

Positioning System” - GPS)

Rosana Ochoa Oballos. C.I: 22.665.027

Jorge E. Castillo Parada. C.I: 23.497.211

República Bolivariana de Venezuela Universidad de Los Andes

Facultad de Ingeniería Topografia I

Concepto

Historia

Descripción del sistema

Señal del GPS

Fundamentos

Fuentes de error

Bibliografía

Contenido

Concepto

Sistema que permite calcular las coordenadas de cualquier punto de la superficie terrestre a partir de la recepción de señales emitidas desde una constelación de satélites en órbita.

Permite al usuario conocer, mediante un receptor, su posición (latitud y longitud) en cualquier parte del planeta.

Historia

Sistema TRANSIT

1965

• Creado por la Marina de Estados Unidos para tener un sistema de navegación fiable para submarinos que podían mantenerse sumergidos por semanas y meses

• Compuesto de seis satélites en órbitas polares

• Posición determinada usando el corrimiento Doppler

• Se podía determinar la posición en dos dimensiones en 6 a 10 min con una precisión de 25 m

Sistema NAVSTAR

1973

• Producto de la unificación de trabajos

• Depende de satélites que llevaban relojes atómicos a bordo

• Estaciones terrestres que controlan el sistema

• Posicionadores (receptores) para el usuario que no dependen de relojes atómicos

Sistema

GPS ACTUAL

1995

• 1978 se lanzo el primer satélite de GPS

• 1989 la segunda generación de satélites (Satélites de Bloque II) fue puesta en servicio

• En marzo de 1994 se completó la constelación de 24 satélites

• 1995 el sistema fue declarado operacional por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América

Descripción del sistema

Tres Segmentos

Espacial (satélites)

De control (estaciones de seguimiento)

El usuario (receptores)

Descripción del sistema: Segmento espacial (constelación de satélites)

Block IIA: 6

Block IIR: 12 Block IIR(M): 7

Block IIF: 5

Constelación de 24 satélites que transmiten señales unidireccionales que proporcionan la posición y la hora de

cada satélite del GPS

6 órbitas circulares de 12 horas (4 satélites por orbita)

Inclinación de 55⁰ con respecto al ecuador

Ubicados a una distancia de 26.560 km de la Tierra

Velocidad de aproximadamente 4km/s

Descripción del sistema: Segmento de control (estaciones de seguimiento)

Serie de estaciones de rastreo automáticas distribuidas globalmente

Monitorean las orbitas y señales de cada satélite y envían correcciones

Activan y desactivan los satélites según las necesidades de mantenimiento

Equipo receptor del GPS

Recibe las señales de los satélites del GPS

Procesa las señales

Calcula la posición tridimensional y la hora precisa

Descripción del sistema: Segmento usuario (receptores)

Señal del GPS

Cada satélite transmite continuamente una señal utilizando dos frecuencias en la banda L.

Fundamentos

• El receptor GPS recibe la posición de al menos cuatro satélites y la distancia hasta cada uno de ellos. Determina su posición superponiendo las esferas imaginarias que generan cada uno de ellos.

Trilateración satelital

• La distancia de un satélite a un receptor es calculada midiendo el tiempo de viaje de la señal de radio desde el satélite al receptor.

Medición de distancia desde los satélites

• El tiempo de viaje de una señal desde un satélite a la Tierra es extremadamente corto. Los relojes atómicos con precisión de nanosegundos y los receptores corrigen los errores de medición mediante la utilización de un cuarto satélite.

Precisión en la medida del tiempo

• Una estación de control en Tierra calcula, con datos de las estaciones de seguimiento la posición de los satélites en las órbitas, los coeficientes para las correcciones de los tiempos y transmiten la información a los satélites .

Posicionamiento del satélite

Fuentes de error

• Relojes atómicos. Error: 2,1m.

• Posición o ubicación de los satélites en el espacio. Error órbitas del satélite: 2,1 m.

Satélites

• La señal de radio reduce su velocidad al pasar por la sección de partículas cargadas de la ionósfera y luego al entrar en contacto con el vapor de agua de la tropósfera.

• Error atribuible a la ionosfera: 4m aprox.

Atmósfera

• La señal directa llega primero al receptor (requiere de menos tiempo) y luego las que proceden de rutas múltiples.

• El efecto de rutas múltiples es típico de ambientes forestales o de áreas urbanas. El error atribuible a las rutas múltiples es de 1 m.

Rutas múltiples

Fuentes de error

• Equipados con relojes de cuarzo para medir el tiempo menos precisos que los atómicos. Dependen de la calidad del receptor.

• Error aproximado 0,5m.

Receptor

• Fuente histórica en la degradación de la señal

• Constituye la mayor fuente de error y es introducida deliberadamente por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

Disponibilidad selectiva(SA)

• Errores diversos en el manejo de datos Procesamiento de

los datos

Bibliografía

Documentos PDF:

• Fallas, J. 2002. Sistema de posicionamiento global. Laboratorio de Teledetección y Sistemas de Información Geográfica. Universidad Nacional. Heredia. Costa Rica. Teoría de los GPS.pdf

• Pozo-Ruz, A., A. Ribeiro, M.C. García-Alegre, L. García, D. Guinea y F. Sandoval. s/a. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS): Descripción, análisis de errores, aplicaciones y futuro. Instituto de Automática Industrial. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Arganda. Madrid. gps5.pdf

• Rey, J. R. s/a. El Sistema de Posicionamiento Global – GPS. Universidad de Florida. USA. IN65700.pdf

Paginas Web:

• Sitio web de la Universidad de Florida IFAS extension. http://edis.ifas.ufl.edu

• Sitio web del gobierno de los Estados Unidos. Oficina de coordinación nacional de posicionamiento, navegación y cronometría por satélite. http://www.gps.gov/spanish.php

Libro:

• Casanova M., L. 2002. Topografia plana. Capitulo 10. Departamento de Ingeniería. ULA. Mérida. Venezuela.

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