Sistema de Posicionamiento Global GPS y DGPS

Una forma de hacer más preciso al GPS. El DGPS proporciona mediciones precisas hasta un par de metros en aplicaciones móviles, e incluso mejores en sistemas estacionarios. Esto implica el que sea un sistema universal de medición, capaz de posicionar cosas a una escala muy precisa. Dado que son variables es difícil predecir cuales actúan en cada momento. Lo que se necesita es una forma de corregir los errores reales conforme se producen. Aquí es donde entra el segundo receptor, se sitúa en un lugar cuya posición se conozca exactamente. Calcula su posición a través de los datos de los satélites y luego compara la respuesta con su posición conocida. La diferencia es el error de la señal GPS.

El DGPS como funciona.

El GPS es autónomo, esto es, que un solo receptor puede desplazarse a cualquier sitio y realizar mediciones por sí mismo, empleando como referencia los satélites GPS. Mientras que el DGPS implica otro receptor añadido, uno que se desplaza y otro estacionario. Previamente se han comentado las diversas fuentes de error. A su vez las distancias entre los dos receptores son muy pequeñas comparadas con las distancias a las que se encuentran los satélites, esto quiere decir que recorrerán la atmósfera con retrasos análogos, de forma que una de las estaciones puede dedicarse a medir esos errores y facilitárselo a la otra. Todos los receptores de referencia han de facilitar esta información de errores a todos los receptores itinerantes de su zona con objeto de que corrijan sus mediciones. El receptor de referencia reconoce todos los satélites visibles y calcula los errores instantáneos. Luego codifica esta información en un formato estándar y lo transmite a los receptores itinerantes. Algunos trabajos no requieren correcciones en tiempo real, en este caso se conoce como GPS posprocesado.

Existen tres tipos de receptores GPS.

Receptor secuencial. El receptor permanece sincronizado con cada uno de los satélites al menos 1 segundo. Durante este tiempo adquiere la señal y calcula el retardo temporal.
Extrae el retardo de sólo 4 satélites y a partir de estos calcula la posición. Los satélites que elige son aquellos que tienen mejor Es la relación señal a ruido. Es una medida de la calidad con la que llega la señal al receptor T.

Receptor continuo o multicanal. En este caso estos receptores disponen de al menos 4 canales.
A cada canal se le asigna el código de 1 satélite para que se sincronice con él y adquiera el retardo con esos satélites miden los retardos simultáneamente.
Son más rápidos que los secuenciales a la hora de calcular la posición. Su precisión también es mejor que en el modelo anterior. Están recomendados para aplicaciones de gran dinámica aeronaves.

Receptor con canales multiplexados.

Tenemos 1 único canal físico hardware.
Tenemos 4 o más bucles de seguimiento software.
De este modo se deben hacer un muestreo todos los satélites visibles en un tiempo inferior a 20 ms, pues así podremos obtener la información recibida de todos los satélites visibles (T_bit=20ms).
La complejidad software es mayor y necesitamos un microprocesador más potente. Pero tiene la ventaja respecto al receptor continuo de que al emplear 1 sólo canal físico será menos sensible a las posibles variaciones de canal que en el caso de los rectores continuos los canales no pueden ser exactamente iguales, unos tendrán un retardo distinto al resto.

Empleo de GPS y DGPS en la navegación.

El sistema tradicionalmente utilizados para la navegación acuática, sistemas hiperbólicos (LORAN, DECCA, OMEGA), se basan en puntos fijos; en cambio el sistema estadounidense GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) se basa en puntos móviles que son los satélites.
Además del GPS, existen otros sistemas satelitales anteriores al citado para navegación acuática: sistema TRANSIT, sistema LOFTI, sistema TSIKADA, sistema NOVA, sistema NAVSAT.

El sistema GPS ofrece excelentes condiciones de seguridad para la navegación, evitando los riesgos y las dificultades climatológicas, simplificándose notablemente las operaciones de atraque y carga. Hay que considerar que el término llpositioning" (posicionamiento) se refiere a la capacidad de establecer la ubicación de un objeto determinado (latitud, longitud y altitud), o bien a la posibilidad de dirigirse con precisión hacia un punto deseado en cualquier parte del planeta.

Por otra parte, un rol destacado dentro de los sistemas satelitales de navegación es el que cumple INMARSAT. Esta organización internacional, con sede central en Londres, dispone de satélites que permiten establecer comunicaciones de gran calidad por diversos medios entre barcos, aeronaves y usuarios terrestres móviles con puntos fijos en la Tierra; asimismo, INMARSAT dispone de un sistema para proporcionar a radiofaros indicadores la posición para casos de emergencia en la banda L, para facilitar el Servicio Mundial de Socorro y Seguridad. Diferencial GPS" (DGPS);El Coast Guard Navigation Center (NAVCEN) opera el DGPS a partir de dos centros de control y más de cincuenta reproductores remotos. El sistema DGPS brinda señales corregidas a los usuarios navales para otorgar seguridad a las mediciones. Las áreas cubiertas comprenden las costas de Estados Unidos, incluyendo los Grandes Lagos, Puerto Rico, gran parte de Alaska, Hawai y el sistema de ríos del oeste. El sistema desarrollado por la US Coast Guard Navigation se ha extendido a otros países para aumentar la seguridad marítima en sus aguas.

Asimismo, el servicio móvil marítimo prestado por INMARSAT en la actualidad permite entablar conversaciones en forma directa con barcos en navegación, discando, en la Argentina, desde un teléfono común, el prefijo internacional 00, seguido del código de la región donde se hallare navegando el buque, por ejemplo, 872 si se ubica en el océano Pacífico, más el número de identificación del buque. También en el ámbito del transporte marítimo, GMV integra sistemas costeros de transmisión de correcciones DGPS bajo los estándares de la IALA/RTCM. Estos sistemas cuentan con estaciones transmisoras en diversos puntos costeros, centros de control y equipos GPS y de comunicaciones en los barcos.
Cada Estación DGPS cuenta con 2 estaciones de referencia, 2 monitores de integridad, un ordenador de control, un sistema de comunicaciones (RDSI o GSM), un sistema de alimentación ininterrumpida y un radiofaro marítimo. El sistema ha sido diseñado en una configuración redundante que asegura la robustez ante fallos y permite la autonomía del sistema.

El GPS y DGPS su empleo en la aviación.

El Acuerdo del Programa Internacional COSPAS-SARSAT fue firmado en París, el 12 de julio de 1988, entre los Estados Unidos, Canadá, Francia y la ex Unión Soviética (actualmente lo continúa la Federación Rusa). Los Secretarios Generales de OACI (organización para la Aviación Civil Internacional) y de (organización Marítima Internacional) son depositarios en conjunto del Acuerdo Internacional COSPAS-SARSAT.
El Acuerdo asegura la continuidad del sistema de satélites, la puesta a disposición para todos los países sin discriminación y la ausencia de costos para los usuarios en peligro. SlEMENS-NIXDORF. Administra, por ejemplo, la gestión de recursos de numerosos aeropuertos nacionales, determinando en pocos segundos todas las indicaciones en cuanto al momento y lugar de despegue y aterrizaje de todos los aviones que circulan por el aeropuerto. SIEMENS-NDCDORF dispone del producto SICAD-NavAir para el control de la cartografía y navegación aérea.

DGPS corrige la degradación de señal que es común con los medios generales usuales, y suministra 2 a la exactitud lateral de 3 metros y 3 a la exactitud vertical de 5 metros en el aeropuerto. DGPS" pueden producir las mediciones buenas para un par de metros en aplicaciones conmovedoras e incluso mejor en la situación estacionarias. Suministrando herramientas de navegación más precisas y sistemas de aterrizaje exactos, GPS no sólo hace el volar más seguro, pero también más eficiente. Con la navegación de punto - para - punto precisa, GPS salva combustible y prolonga la extensión de una aeronave asegurando que pilotos no se apartan de las rutas más directas a sus destinos.

Aunque todos estos sistemas tienen unos rangos de precisión aceptables para la mayoría de los usos civiles, en torno a diez metros en la mayoría de los casos, nos encontramos con situaciones en los que no se logra una exactitud suficiente. Este es el caso de la aviación, para la que han aparecido soluciones de perfeccionamiento para solventar el problema. Estos sistemas son denominados WAAS, EGNOS y MSAS y a pesar de que han sido desarrollados para EEUU, Europa y Japón respectivamente, las prestaciones son compatibles entre sí.

Aplicaciones en la agricultura.

Aquí hablaremos de la agricultura de precisión, La idea de nace prácticamente en esta década. Surge como una adaptación de los Sistemas de Información Geográfica (GIS) a las tareas del campo y como se encuentra con unas bases técnicas ya perfectamente asentadas, experimenta un avance rapidísimo. Tanto es así que en la actualidad son varios los fabricantes de maquinaria agrícola (Masey Ferguron, John Deere y otros), que implementan a sus aparatos de última generación con dispositivos de este tipo. Existen 4 fases para este proceso: Recolección y recogida de datos, Datos automáticos (producción, cálculo de superficies y perímetros, pendiente de la parcela etc.) Datos manuales (Plagas, malas hierbas, etc.)

Procesado de los datos,Elaboración de planos temáticos y zonificación Planteamiento de las técnicas de cultivo por zonas.

Aplicación práctica de las técnicas propuestas,Laboreo, abonado, siembra, etc.
Manejo de dosificadores automáticos y semiautomáticos Exploración y comprobación de resultados La cosechadora lleva un detector automático de producción (que consiste en un medidor del volumen de mies que entra en la máquina, cuyo resultado se divide por la velocidad de la misma, corregida de la anchura efectiva del corte) y de un ordenador sobre el que la maquinista puede introducir manualmente otros datos adicionales (presencia de una plaga, síntomas de hidromorfismo, abundancia de malas hierbas, tipos de suelo, etc.) Esta fase, que consiste en definitiva en una toma de datos georreferenciada, es particularmente importante, ya que constituye la principal fuente de información para las etapas siguientes. La obtención automática de datos no plantea en principio mayores problemas que los derivados de una cierta imprecisión en los detectores. El procesado de los datos y la planificación de los cultivos es simplemente un problema técnico. Su resultado dependerá de la fiabilidad de los apuntes procedentes de la etapa anterior, de la eficiencia agronómica del proyectista y de una serie de imponderables (régimen de lluvias, temperaturas, ciclos de los insectos, etc.) que vayan a presentarse en la campaña siguiente.Se debe de disponer de una serie de datos: Plano de producciones para diversos cultivos medias de 5 o más años.
Plano de suelos Textura, estructura, porosidad, profundidad, drenaje, etc. Plano de fertilidad Riquezas en Nitrógeno Fósforo y Potasio asimilables.
Planos complementarios Malas hierbas, insectos, etc. La tercera etapa consiste en la aplicación por zonas de dosis diferentes de fertilizantes semillas o herbicidas y requiere implementar al tractor con dos tipos de elementos:

Un equipo informático, alimentado por un DGPS preciso en tiempo real y que contiene los planos temáticos perfectamente georreferenciados. Está programado de tal manera que cuando el tractor llega a cada zona aparezcan en la pantalla del ordenador las regulaciones que han de hacerse sobre los instrumentos para la labranza.
La Agricultura de Precisión requiere de una importante estructura multidisciplinar a nivel técnico (químicos, agrícolas, especialistas en GPS, informática, GIS, etc.) a las que muy pocas explotaciones tiene acceso. No obstante de cara al futuro es perfectamente posible que las asociaciones, cooperativas y organizaciones agrarias desarrollen este tipo de estructuras o bien que empresas privadas ofrezcan servicios de esta naturaleza.Otra aplicaciones del DGPS en la agricultura: Apertura de zanjas y localización posterior de tuberías entem~das, drenajes, etc. Ayudas para colocar con precisión las tuberías de riego en un sistema de cobertura total y para su exacta localización al retirarlas. Colocación de señales en el terreno para facilitar la aplicación de tratamientos aéreos o terrestres. Empleo de sistemas informatizados de navegación en los que se introducen los datos de la parcela y del apero (por ejemplo un pulverizador de gran anchura de trabajo), y donde una vez prefijada la trayectoria que ha de seguir el tractor, un panel en la cabina del operario alimentada por un DGPS informa acerca de la posición actual y de la desviación con respecto a la trayectoria idónea.

Aplicación del GPS Y DGPS en la construccion de obras civiles.

En el establecimiento de bases para el replanteo de alta precisión en obras de desarrollo lineal como carreteras, ferrocarriles y de grandes obras de ingeniería como túneles, puentes, presas. También la determinación de redes eléctricas, telefónicas, de conducción de aguas. Se pueden monitorear en tiempo real, desplazamientos horizontales y verticales en estructuras, vialidades y mobiliario urbano en forma continua las 24 horas del día si es preciso. El puente de Tsing Ma, inaugurado en 1998, y los puentes de Kap Shui Mun y Ting Kau conforman la impresionante red de obras de ingeniería sobre los brazos de mar que separan el nuevo aeropuerto de Chek-lap-Kok, la ciudad de Hong Kong y los Nuevos Territorios. Las autoridades han establecido un sistema de seguimiento y control automático mediante GPS con el cual vigilar el comportamiento y los desplazamientos sufridos por los tres puentes por causa de las influencias especiales del entorno, entre las que se cuentan la fuerza del viento, las oscilaciones térmicas, el oleaje y la actividad sísmica, así como las cargas por el afore vehicular y las horas pico.

Aplicación del GPS y DGPS en la navegación terrestre.

La gran penetración de este sistema se debe al bajo coste de los receptores. En la actualidad existen dos mercados principales: Automóviles, integran el GPS y sistemas gráficos avanzados para proporcionar un sistema de guiado desde un punto de una ciudad a otro evitando atascos.Receptores personales,
Excursiones en 4x4, como sistema de guiado para invidentes. Las aplicaciones profesionales: Transportes internacionales, Redes de autobuses, Policía, Ambulancias.Ejemplo de un GPS y las ventajas. Rápida instalación en dos pasos. Aún más sencillo: Viene de fábrica con la información de toda Europa cargado. Funciones ampliadas: manos libres para teléfonos Bluetooth, reproductor MP3, visualizador imágenes JPG, calculadora, alarmas de viajes, etc.Función anti-robo.Incluye una guía de Europa con restaurantes, hoteles, tiendas y muchos otros puntos de interés.Pantalla táctil de 3,5".Navegador por voz, con posibilidad de lectura de calles. Incluye altavoces de alta claridad.Receptor GPS SiRF, con capacidad WAAS.Integra una batería de Ion-Litio, con una autonomía entre 4 y 8 horas. Posibilidad de navegación 3D. Modelo: nüvi 360. El rastreo de vehiculos por compañías que poseen flotillas de transporte el GPS y dgps le ha sido muy util.En la ferroviaria: La incorporación de las más modernas tecnologías de localización, GIS y comunicaciones móviles le permite a GMV ofrecer una gama completa de funciones de control, gestión y regulación del servicio de transporte así como de información a los usuarios.

En otras áreas la aplicación del GPS y DGPS.

En investigaciones científicas como monitoreo: Gracias a la utilización de los métodos EER y GPS, los científicos pudieron confirmar la presencia de titíes y de monos aulladores, dos especies incluidas en la lista de animales en peligro del Fish and Wildlife Service estadounidense, así como otras 50 especies animales y vegetales en peligro o económicamente importantes tales como la nutria de río, las orquídeas y la piña salvaje. Los científicos descubrieron una gran diversidad de habitantes en la zona del Fuerte Herman (zona meridional del canal): manglares, bosques de caducifolios y semi-caducifolios y ciénagas.

Para finalizar.

Podemos decir que el GPS y DGPS son instrumentos de la nueva tegnologia y que cada día se le consigue utilidad en alguna área, las personas minusválidas pueden utilizarlo para que ellos puedan orientarse en cierto radio que ellos necesiten transitar.Son excelentes para el rastreo de animales así como para su monitoreo siempre que se logre colocarles un dispositivo para poder localizarlos, es utilizado en el monitoreo en la parte geológica y estudio de partes sísmicas, en la topografía sirve para recavar información que puede ser utilizada en los SIG así como en Cartografía, este instrumento es utilizado en la Geomatica, en la ideografía para localizar infraestructuras así como batimetría, para la navegación y crear rutas en los ríos, así como en las áreas nombradas anteriormente,Su aplicaciones en algunos muestras estadicas de su uso como 435 millones de turismos y 135 millones de camiones es el más amplio mercado potencial de las aplicaciones comerciales del GPS,en el año 2001 fue 4 por ciento. Las aplicaciones terrestres pueden ser de las más diversificadas, como por agrimensores, geólogos, biólogos, practicantes de los más diversos deportes como rafting, trilla, off-road, etc.

Infrografia.

http://edis.ifas.ufl.edu/IN657

http://www.gmv.es/transporte/redes_costeras.htm

http://www.mappinginteractivo.com/plantilla-ante.asp?id_articulo=631

http://www.pci.com.ar/notas/ttemaritimo/aplic_satelital_tacuatico.htm

http://www.fi-p.unam.mx/simposio_investigacion2005/ponencia10_ext.html

http://www.redsword.com/gps/

http://www.um.es/geograf/sigmur/temariohtml/node20_tf.html

Glosario:

Track
Un Track es un trazado, que representa por donde hemos pasado o por donde vamos a pasar. Un Track está formado por una sucesión de puntos más o menos próximos, unidos por líneas rectas.

¿Qué es una Ruta?
Cuando planifique un viaje que parte desde un Waypoint inicial y termina en otro final pasando por una serie de Waypoints intermedios, está creando una ruta.

Waypoints.

Los receptores GPS son capaces de almacenar una posición, un lugar determinado de este planeta, en su memoria. Cada una de esas posiciones almacenadas, cada uno de esos lugares, es lo que llamamos un waypoint (punto del camino, en inglés).