1.- Sistemas de Posicionamiento Global - Margherita Altadonna

1.- Mencione cuales son los segmentos básicos en los que se descompone el sistema GPS.  

La descripción del sistema de posicionamiento Global sigue la división acostumbrada para los sistemas satelitales de navegación en tres segmentos: segmento espacial que se refiere a la constelación de satélites, segmento de control que monitorea y controla todo el sistema , y segmento del usuario que consiste de los distintos tipos de receptores (Seeber, 1993). A continuación se da una breve descripción de cada uno de estos segmentos.

2.- En que consiste el sistema presentado por Nokia para G3?  

mPosition, destinado a las operadoras. MPosition se ha diseñado para funcionar bajo redes WCDMA en conjunción con el centro de localización móvil.Cuales son las fuentes de error que en la actualidad afectan de forma significativa a las medidas realizadas con el GPS.  

3.- Cuantos niveles de servicio proporciona el Sistema GPS que lo separan del uso militar y cuales son.

El sistema GPS proporciona dos niveles diferentes de servicio que separan el uso civil del militar:

• Servicio de Posicionamiento Estándar (SPS, Standard Positioning Service). Precisión normal de posicionamiento civil obtenida con la utilización del código C/A de frecuencia simple.

• Servicio de Posicionamiento Preciso (PPS, Precise Positioning Service). Este posicionamiento dinámico es el de mayor precisión, basado en el código P de frecuencia dual, y solo está accesible para los usuarios autorizados.

4.- Cuales son algunos de los usos del GPS.

Actualmente uno de los usos que se le da al GPS son en la navegación,  en la topografía y la geodesia.

5.-  Que es un satélite.

6.- Que es GPS.

7.- Que es SPS y el PPS.  

SPS, Standard Positioning Service : Precisión normal de posicionamiento civil obtenida con la utilización del código C/A de frecuencia simple.

PPS, Precise Positioning Service Este posicionamiento dinámico es el de mayor precisión, basado en el código P de frecuencia dual, y solo está accesible para los usuarios autorizados.

8.- Expliqueuales son los segmentos o componentes que integran un un sistema GPS.

2.- Funcionamiento.- Rehan Hernandez

1.- Cual es la principal funcionalidad de los GPS.

     La principal funcionalidad es que permite al usuario conocer, mediante un receptor, su posición en cualquier parte del planeta.

      2.- Cuales son los cinco pasos lógicos para el funcionamiento de los GPS.

         El sistema GPS funciona en cinco pasos lógicos: Triangulación, Medición de distancia, Tiempo, Posición y Corrección.

      3.- Conociendo los cinco pasos para el funcionamiento de los GPS, elabore un resumen de cada uno de los pasos.

       a. Triangulación. La base del GPS es la "triangulación" desde los satélites
           b. Distancias. Para "triangular", el receptor de GPS mide distancias utilizando el tiempo de viaje de señales de radio.
          c. Tiempo. Para medir el tiempo de viaje de estas señales, el GPS necesita un control muy estricto del tiempo y lo logra con               ciertos trucos.
          d. Posición. Además de la distancia, el GPS necesita conocer exactamente donde se encuentran los satélites en el espacio.               Orbitas de mucha altura y cuidadoso monitoreo, le permiten hacerlo.
         e. Corrección. Finalmente el GPS debe corregir cualquier demora en el tiempo de viaje de la señal que esta pueda sufrir                mientras atraviesa la atmósfera.

     4.- Explique el Funcionamiento de los GPS.

      El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es una tecnología que permite al usuario obtener su posición las 24 hs. del día en cualquier punto de la tierra. Las coordenadas provistas por el GPS son latitud, longitud y altura sobre el elipsoide WGS84. Este elipsoide no es otra cosa que un modelo matemático de la forma de la tierra. Originalmente desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, el uso del sistema GPS se ha extendido al ámbito civil.

       5.- En que se basa el sistema el sistema NAVSTAR-GPS  de acuerdo a  el principio de funcionamiento.

      se basa en la medida simultánea de la distancia entre el receptor y al menos 4 satélites, las distancias entre el receptor y el satélite se obtienen por medio del retardo temporal entre que el satélite envía la señal hasta que el receptor la recibe.

1. Triangulación. La base del GPS es la "triangulación" desde los satélites
2. Distancias. Para "triangular", el receptor de GPS mide distancias utilizando el tiempo de viaje de señales de radio.
3. Tiempo. Para medir el tiempo de viaje de estas señales, el GPS necesita un control muy estricto del tiempo y lo logra con ciertos trucos.
4. Posición. Además de la distancia, el GPS necesita conocer exactamente donde se encuentran los satélites en el espacio. Orbitas de mucha altura y cuidadoso monitoreo, le permiten hacerlo.
5. Corrección. Finalmente el GPS debe corregir cualquier demora en el tiempo de viaje de la señal que esta pueda sufrir mientras atraviesa la atmósfera

3.- Usos y aplicaciones. - Luis Fuentes

4.- Fuentes de Error.- Wilmer Ramirez

1.- Mencione las condiciones de captura de datos GPS que están sujetas a distintas fuentes de error y que afectan notablemente la posición adquirida por el usuario.

Errores en los satélites

Errores atmosféricos

Error multitrayectoria (multipath)

Errores del receptor

Disponibilidad selectiva (SA)

2.- Cuales son las principales fuentes de Error  explique cada una de ellas..

Las principales fuentes de error son las siguientes:

1. Error en el cálculo de la posición del satélite.
2. Inestabilidad del reloj del satélite.
3. Propagación anormal de la señal (velocidad de propagación no es constante).

      Estos errores se corrigen a través de diferentes modelos que son transmitidos en el mensaje de navegación a los usuarios. Veremos como es el ruido del receptor el que se convierte en una de las principales fuentes de error del sistema.

1-Error en el cálculo de la posición de los satélites        

            Los satélites se desvían de las órbitas calculadas por diferentes razones, entre estas podemos citar:

       Por la variación del campo gravitatorio.

       Debido a variaciones en la presión de la radiacción solar.

       Debido a la fricción del satélite con moléculas libres.

      Se ha estimado que las efemérides calculan la posición de los satélites con una precisión de 20 metros. Para disminuir (e incluso evitar) esta fuente de error se han construido varios algoritmos basados en datos experimentales (empíricos), los coeficientes de estos algoritmos se transmiten al usuario a través del mensaje de navegación para que se reduzca el error debido a esta fuente de error.

2. Errores debidos a inestabilidades del reloj del satélite

            Los satélites emplean relojes atómicos muy precisos, pero con el paso del tiempo pueden presentar alguna deriva. En el mensaje de navegación uno de los parámetros que se enviaban era el estado del reloj del satélite para tener controlado su funcionamiento.
Debido a que el satélite está situado en un campo gravitatorio más débil se produce un adelanto del reloj y como consecuencia de la mayor velocidad que lleva el satélite se produce un retraso del reloj. Sobre estos dos efectos predomina el adelanto, por esto se diseñan para que en la superficie terrestre atrasen y al ponerlos en órbita funcionen bien, pero no se consigue totalmente debido a efectos relativistas. Todos los coeficientes se envían al usuario a través del mensaje de navegación y así la corrección de esta fuente de error es casi total.

3. Errores debidos a la propagación de la señal

            Hemos supuesto que la velocidad de propagación de la señal es constante, pero esto no es cierto. Especialmente cuando la señal se transmite por la ionosfera y la troposfera. Por tanto las distancias medidas no son las distancias reales.
El efecto más importante se produce en la propagación por la ionosfera, este puede llegar a ser de hasta 100 metros. Para corregir este error los receptores civiles (códigos C/A y 1 sola frecuencia) usan modelos empíricos caracterizados por parámetros dependientes de la hora, latitud, estación... Todos estos parámetros se transmiten en el mensaje de navegación.
Para los receptores militares (que usan las dos frecuencias) el método para corregir este error es más eficaz.

3.- En las Fuentes de Error que afectan las observaciones GPS que se conocen como errores sistemáticos, mencione y explique las tres categorías en las que pueden dividirse.

4.- A que conocemos como Error del Reloj Satélite y Errores en los parámetros Orbítales.

    ERROR DEL RELOJ DEL SATÉLITE

        Este error es el desfase que tiene el reloj del satélite respeto al Tiempo GPS o respecto  al Tiempo GLONASS. Los satélites llevan relojes atómicos con osciladores de cesio o de rubidio, sin embargo ningún reloj, incluso el atómico es perfecto.

        Los errores en los osciladores de los satélites pueden eliminarse mediante las correcciones enviadas en el mensaje de navegación que recibe el receptor, y que son calculadas y actualizadas por las estaciones de seguimiento. Para cada reloj de satélite se determina su desfase para una época inicial, y los coeficientes de la marcha o deriva del estado del reloj. Estos parámetros se graban en el correspondiente satélite y se incluyen en el mensaje de navegación que manda el satélite. Pero aunque el receptor aplique las correcciones para el error del reloj del satélite, sigue permaneciendo un pequeño error residual estimado en unos 10 nanosegundos o menos, y que es debido a la imposibilidad de predecir exactamente la marcha del estado del reloj del satélite.

    ERRORES EN LOS PARÁMETROS ORBITALES

        Para calcular su posición, el receptor debe conocer las posiciones de los satélites. Las estaciones de seguimiento registran datos de seudodistancia y medidas de fase que mandan a la Estación de Control principal, donde con un sofisticado software se predicen las futuras posiciones orbitales de los satélites, es decir sus efemérides. Éstas son transmitidas en el mensaje de navegación del satélite. Pero las efemérides transmitidas por los satélites tendrán asociado un error a causa de que es imposible predecir exactamente sus posiciones. El efecto del error de las efemérides transmitidas en la medida de la seudodistancia se obtiene proyectando el vector error de la posición del satélite sobre el vector que une el satélite y el receptor. Los errores en los parámetros orbitales se pueden eliminar trabajando con las efemérides precisas de los días de observación, donde aparecen las verdaderas posiciones de los satélites.

        Para líneas base cortas, trabajando en modo diferencial con dos receptores, respecto a los mismos satélites de observación, podemos eliminar todos los errores relativos a los satélites, ya que  afectan de igual forma a ambos receptores. Para líneas base largas, el error del reloj del satélite se elimina igual, ya que es independiente de la línea base e igual en ambos puntos, pero los errores en los parámetros orbitales no se eliminan del todo, porque los errores que provocan en la seudodistancia a un satélite en un punto no son los mismos que los que se producen en el otro punto para el mismo satélite e instante. El error depende de la orientación del vector error de la posición del satélite respecto de los vectores satélite-receptor para cada uno de los puntos.

5.- A que conocemos como Disponibilidad Selectiva

    La Disponibilidad Selectiva supone una alteración o manipulación de la información que los satélites de la constelación GPS envían a los usuarios en su mensaje de navegación, manipulación que realiza el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD).

Se actúa sobre los estados de los relojes y parámetros orbitales. Trabajando con posicionamiento relativo o diferencial se puede eliminar este error.

6.- Mencione y Explique cuales son los errores relativos al Receptor.

    ERROR DEL RELOJ

        Cuando un receptor recibe una señal de un satélite, en ese momento su reloj interno tendrá un desfase o error con respecto a la Escala de Tiempo. Este error afectará a todas las medidas de seudodistancias realizadas para cada época.

        Los errores en los osciladores de los receptores los podemos eliminar trabajando con posicionamiento relativo por medidas de fase, planteando las ecuaciones de dobles diferencias.
 

    ERROR EN EL ESTACIONAMIENTO DE LA ANTENA

        Los errores en el estacionamiento de la antena tienen menos influencia y las exigencias de estacionamiento son muy inferiores a las de los instrumentos de observación clásica. No necesitan una altísima estabilidad, ya que pequeños desplazamientos, vibraciones o torsiones en nada afectan a la observación de las señales de los satélites.
 

    ERRORES EN LA MANIPULACIÓN DE LOS EQUIPOS

        Los errores de manipulación se producen cuando no se siguen las instrucciones del fabricante del instrumento o cuando éstas suelen descuidarse cuando se trabaja rutinariamente. Por ejemplo, es importante no comenzar una observación hasta que no se hayan sincronizado perfectamente todos los satélites, ya que lo único que estaremos haciendo es introducir ruido a la observación.

7.- Cuales son los errores del GPS y el  GLONASS

Los sistemas GPS y GLONASS están sujetos a varios errores que afectan la precisión de la posición calculada. Estos errores en conjunto pueden estar en el rango de 10 á  25 metros, dependiendo del tipo de receptor, la posición relativa del satélite y la magnitud de otros errores.

Error ionosférico.- El error más significativo se ocasiona durante el paso de la señal del satélite a través de la ionosfera de la Tierra. La ionosfera es una capa de partículas cargadas eléctricamente, que cubre a la tierra entre aproximadamente 130 y 190 Km. sobre la superficie. Al desplazarse las señales de radiofrecuencia a través de la ionosfera, se hacen más lentas en una magnitud que varía dependiendo de la hora del día, la actividad solar y otros factores.

Error atmosférico.- Se introduce otro error cuando la señal pasa a través de la atmósfera. El vapor de agua de la atmósfera hace más lentas a las señales de radiofrecuencia y reduce adicionalmente la exactitud del sistema.

Disponibilidad selectiva.- Desde la puesta en servicio del sistema GPS, el DoD de los Estados Unidos ha introducido intencionalmente un error en el sistema, llamado disponibilidad selectiva (SA), con el objeto de negar los beneficios de la exactitud del sistema GPS en situaciones bélicas (error de ± 100 mts.). A partir del 01-Mayo-2000 el gobierno de los Estados Unidos de América decidió retirar esta disponibilidad selectiva por lo que el error de posición ahora esta en el rango de 10 á 25 metros para cualquier usuario y teniendo la capacidad de activar la disponibilidad selectiva para que afecte a una determinada región del mundo, en caso de ser necesario.

Error del receptor.- El receptor de a bordo puede introducir una cierta cantidad de error durante las diversas etapas del procesamiento de las señales recibidas de los satélites. Estos errores pueden ser causados por el ruido térmico, la precisión del software, y el error de bias entre canales de recepción.

Error de efemérides (posición) del satélite.- Este error se refiere a que un satélite puede estar realmente en una posición un poco distinta a la que viene transmitiendo hacia los receptores.

Dilución de Precisión (DOP) por Posición.- La geometría posicional de los satélites que se están utilizando para determinar la ubicación del receptor influyen grandemente en la exactitud de los cálculos de la posición.

        Cuando se requiere de mayor exactitud se recurre a diferentes técnicas de corrección diferencial (o aumentación), los cuales comparan la posición calculada versus la posición real de un punto de referencia (medido) obteniéndose una cantidad de error que es retransmitida (generalmente por radiofrecuencias) a los usuarios para que se hagan los ajustes del caso.

        Dependiendo de la técnica utilizada (tiempo real, post-proceso, etc.) y las condiciones de utilización (por ejemplo estáticos, baja velocidad, etc.) se pueden obtener exactitudes hasta el orden de los centímetros.

Error de multitrayectoria.- Los efectos de la multitrayectoria de la señal GPS ocurren cuando la señal no solo es recibida directamente desde el satélite sino desde las superficies cercanas a la antena del receptor debido a la reflexión de la señal. La señal de multitrayectoria se superpone con la señal directa  y produce errores de fase, los cuales traen como consecuencia medidas erradas de las distancias a los satélites. Estos efectos tienen características periódicas y pueden llegar a causar errores que alcancen amplitudes de algunos metros con las técnicas tradicionales de medida del pseudorango. Con receptores especiales que usan técnicas diferentes (carrier phase) estos errores se reducen a unos cuantos centímetros, también se puede evitar este efecto utilizando diseños de antenas apropiadas.

8.- Cuales son las Fuentes de errores típicos.

 Sistemas de Posicionamiento Global

GPS