GPS (1)

EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL Y SU APLICACION MILITAR EN MEXICO

EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL Y SUS APLICACIONES.

Integrantes:

Homero Delgado Rancel

Carlos Jess Valdovinos Maldonado

indice2CAPITULO I

2EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL

51.1DESCRIPCION DEL SISTEMA

131.2 FUNCIONAMIENTO BSICO.

321.3 TIPOS DE RECEPTORES Y ERROR.

431.4 APLICACIONES GENERALES.

51CAPTULO II

51USO DEL GPS EN EL MEDIO TERRESTRE.

562.1 LOCALIZACIN AUTOMTICA VEHICULAR.

602.2SEGUIMIENTO VEHICULAR POR GPS

632.3 CARACTERSTICAS Y FUNCIONES BASICAS.

732.4 SISTEMAS DE COORDENADAS

75CAPITULO III

75EL SISTEMA GLONASS

793.1MODO DE FUNCIONAMIENTO

813.2SISTEMAS DE TIEMPO Y CDIGOS DEL SISTEMA

873.3DESARROLLO FUTURO DEL SISTEMA

913.4GLONASS + GPS

100CAPITULO IV

100EL SISTEMA EGNOS

1024.1El Concepto CNS-ATM

1094.2DESCRIPCION TECNICA DE EGNOS.

109EVOLUCION Y OBJETIVOS

1124.3 Arquitectura del EGNOS

1174.4 EXTENSIN DE EGNOS A LATINOAMRICA

CAPITULO I

EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBALEn estos das de tantos cambios tecnolgicos y del auge de la Tecnologa de la Informacin nos encontramos con los Sistemas de Posicionamiento Global, que a grandes rasgos es una red de 24 satlites, para de esta manera dar una cobertura total desde el espacio, hacia toda la superficie terrestre.En un primer momento, se present como un mito tecnolgico, la integracin de tres tecnologas preexistentes, como eran las del GPS, las comunicaciones inalmbricas y la cartografa digital; con aos o, incluso dcadas (alguna de ellas) de existencia a sus espaldas.

El hecho definitivo que propici su nacimiento fue la disponibilidad de receptores GPS OEM para desarrolladores y a unos costos muy razonables, juntamente con la proliferacin de software de tratamiento de cartografa, as como la disposicin de datos cartogrficos de mbitos urbanos y territoriales. La rpida evolucin en el sector de las comunicaciones, pasando en unos pocos aos, de no existir la telefona mvil, a disponer de telefona mvil digital, ha posibilitado igualmente las comunicaciones mviles pblicas de larga distancia (hasta ese momento, las posibilidades se reducan a comunicaciones radio de mbito local o las comunicaciones va satlite, inalcanzable para la mayora de los usuarios por sus costos.)Obviamente, el primer fruto prctico de tal integracin, consisti en un sistema de localizacin que permita tener conocimiento de la ubicacin de cualquier tipo de vehculo mvil, en cualquier momento y en cualquier lugar del globo terrestre. Son los llamados Sistemas de Localizacin Automtica (L.A.V. o A.V.L., en su acronismo ingls).

La tecnologa estaba disponible, pero no exista mercado, por desconocimiento de su existencia de los posibles clientes y, lo que es ms importante, la mayora de los potenciales clientes, consideraban que el tener conocimiento de la situacin de sus vehculos en tiempo real, era una informacin relevante, pero que no justificaba, por s sola, la inversin necesaria, especialmente en el segmento embarcado en los vehculos. Ello provoc frustracin y desaliento en las empresas desarrolladoras, que se haban visto obligadas a invertir importantes recursos, no solo en investigacin y desarrollo de plataformas para los usuarios, sino tambin en educar a un mercado no preparado para consumir tales productos, y no vean recompensados sus esfuerzos econmicos.Pero quienes son los clientes potenciales de estos sistemas? En principio, todo elemento susceptible de desplazarse por tierra, mar o aire y dotado de una fuente de alimentacin. As se inici la aproximacin comercial a los sectores de transporte de mercancas (especialmente el internacional), transporte de pasajeros urbanos e interurbanos, servicios al ciudadano (policas, bomberos, asistencias sanitarias de urgencias, unidades de limpiezas, etc.), maquinaria de mantenimiento de carreteras, sistemas de recuperacin de vehculos o vehculos robados, esta lista se incrementa de da con da, a merced a la difusin pblica que est alcanzando este tipo de tecnologas.

Recientemente, han surgido noticias relativas a la incorporacin de soluciones de localizacin para personas, comenzando por ciertos colectivos en los que se han identificados riesgos especficos, como montaeros, enfermos de Alzheimer, invidentes, personas objeto de malos tratos, etc.

En el Primer Captulo, se har una breve descripcin del sistema, as como se har mencin del funcionamiento bsico del sistema, los tipos de GPS existentes y sus aplicaciones generales.1.1DESCRIPCION DEL SISTEMAEl Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en ingls) es un sistema satelitario basado en seales de radio emitidas por una constelacin de 21 satlites activos en rbita alrededor de la tierra a una altura de aproximadamente 20 000 Km. El sistema permite el clculo de coordenadas tridimensionales que pueden ser usadas en navegacin o mediante el uso de mtodos adecuados, para determinacin de mediciones de precisin, provisto que se poseen receptores que capten las seales emitida por los satlites. El GPS fue implementado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos con el objeto de obtener en tiempo real la posicin de un punto en cualquier lugar de la tierra. Este sistema surgi debido a las limitaciones del sistema TRANSIT que en la dcada de los 70 proporcionaba posicionamiento usando mtodos Doppler. La principal desventaja del este ltimo era la no disponibilidad de satlites las 24 horas del da.

Esta constelacin GPS consta de 6 rbitas, prcticamente circulares, con inclinacin de 55 grados y uniformemente distribuidas en el plano del ecuador. Hay 4 satlites por rbita, uniformemente distribuidos y con altitud de 20180 Km, adems un satlite logra 2 vueltas alrededor de la tierra, por cada 24 horas.Esta tecnologa existe desde 1967 y fue desarrollada con fines militares por los Estados Unidos, pero la informacin tena retraso de tiempo y fue hasta el ao de 1978 que implantaron el sistema NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranning.)

La Configuracin del sistema GPS actual consta de 3 sectores:

1. Espacial, sobre el cual estn todos los satlites ocupados para el seguimiento.2. Control, consta de 5 estaciones desde donde se controlan los satlites, se procesa la informacin y se sincronizan los relojes de cada satlite.

3. Usuario, comprende a los equipos utilizados por los usuarios finales, para conocer y medir alguna ubicacin sobre la tierra.Segmento espacial

Constelacin GPS

Al principio se pens que slo eran necesarios 18 satlites (ms 3 de emergencia por si acaso alguno fallaba). Sin embargo ms tarde se comprob que con este nmero la cobertura en algunos puntos de la superficie terrestre no era buena.

As pues se pasaron a utilizar 21 satlites (ms 3 de reserva como antes) repartidos en 6 rbitas, de forma que hay 4 satlites por rbita.

El sistema est diseado de tal forma que sobre cualquier punto de la superficie terrestre se ven al menos 4 satlites.

rbitas

Las rbitas de los satlites son casi circulares, con una excentricidad de 0.03 a 0.3

Estn situadas a una altura de 20180 km.

Tienen una inclinacin respecto al plano del ecuador de 55.

La separacin entre las rbitas es de 60.

El periodo de los satlites es de 11h 58m.

Hay 6 efemrides que caracterizan a las rbitas.

Satlites del sistema NAVSTAR GPS

Emiten con una potencia de 700W

La antena es un array helicoidal

Su ganancia es de 15dB.

Incorporan un reloj atmico muy estable y preciso.

Su vida media es de aproximadamente 7.5 aos, al cabo de este tiempo hay que sustituirlo.

Segmento de control

Existe una estacin maestra de control (situada en Colorado Spring). Esta se encarga de calcular las efemrides de cada uno de los satlites.

Hay 3 estaciones de carga

Estn situadas en Diego Garca, Isla Ascensin, Kwajalein

Transmiten datos (mensaje de navegacin) y reciben las seales que los satlites envan a estas estaciones.

Se emplea la banda S

Canal ascendente: 1783.74MHz

Canal descendente: 2227.5 MHz

Adems hay 5 estaciones monitoras

Se encuentran en Hawaii y Colorado Spring.

Controlan el estado y posicin de los satlites.

Reciben las seales transmitidas por los satlites y a partir de ellas obtienen informacin para poder calcular las efemrides de los satlites. Esta informacin es transmitida a la estacin maestra de control que es la encargada de calcular las efemrides y obtener as la posicin de los satlites con una posicin muy buena.

Estaciones de Control y monitoreo del sistema GPS

Segmento de usuario.Est formado por los receptores GPS.

Sus funciones principales son las siguientes:

Sintonizar las seales emitidas por los satlites

Decodificar el mensaje de navegacin

Medir el retardo de la seal (desde el transmisor hasta el receptor) a partir de los cuales calculan la posicin.

Presentar la informacin de la posicin en la que se encuentra (en 3D en 2D)

Otras funciones complementarias son

Ayuda a la navegacin.

Almacenamiento de datos.

Presentacin ms sofisticada (mapa de fondo...)

Prestaciones de los receptores civiles (c/A)

1 posicin 2D en menos de 2 minutos (siempre que no partamos de la posicin perdido).

1 posicin 3D en menos de 2.5 minutos (siempre que no partamos de la posicin perdido).

Actualizaciones de la posicin de 0.5 a 1 segundos.

Precisin en torno a 15m.

Medida de la velocidad del usuario, precisin de 0.1m/s aproximadamente.

Referencia temporal, precisin de 100ns aproximadamente.

Estructura general del equipo de usuario

Antena:LNA, para no degradar la sensibilidad

Receptor:Traslada la seal a frecuencia intermedia.Demodula y decodifica el mensaje de navegacin

Microprocesador:Calcula la posicin.Controla todos los procesos que debe realizar el receptor.

Unidad de Control:Permite la comunicacin entre el usuario y el microprocesador, por ejemplo para elegir el tipo de presentacin, introducir la posicin inicial aproximada...

Almacenamiento de datos:Rutas, posiciones...

Presentacin

Teclado...

1.2 FUNCIONAMIENTO BSICO.

El sistema NAVSTAR-GPS se basa en la medida simultnea de la distancia entre el receptor y al menos 4 satlites.

El sistema ofrece las siguientes informaciones:

Posicin del receptor.

Referencia temporal muy precisa.

Las distancias entre el receptor y el satlite se obtienen por medio del retardo temporal entre que el satlite enva la seal hasta que el receptor la recibe.

Veremos ms adelante como se emplea la tcnica de la medida de los retardos temporales:

Obtendremos la ecuacin de un esferoide (1 ecuacin por cada satlite).

La interseccin de todos estos esferoides da la posicin del usuario.

Los satlites emiten dos portadoras a la misma frecuencia. Estas portadoras estn moduladas en fase (BPSK) por diferentes cdigos pseudoaleatorios.

El receptor GPS calcula la correlacin entre el cdigo recibido y el cdigo del satlite cuya seal pretende detectar, de esta forma:

Se pueden separar las seales de los diferentes satlites.

Y finalmente se obtiene el retardo temporal.

Tcnica basada en la medida de los retardos temporales

En principio podramos pensar que calculando los retardos temporales entre 3 satlites y el usuario ya tendramos la posicin deseada (Xi,Yi,Zi), puesto que tres esferoides que se cortan definen un punto. Por qu son necesarios entonces 4 satlites si parece que basta con 3 para obtener la posicin?. La respuesta a esta pregunta es que, efectivamente, bastara con slo 3 satlites para determinar la posicin. Pero esto exige una precisin muy buena y una gran estabilidad de los relojes, tanto del satlite como del receptor. Si bien los satlites cumplen estas dos condiciones, pues incorporan un reloj atmico (que son muy precisos y muy estables), este no es el caso de los receptores puesto que su precio sera desorbitado.

La solucin a este problema es introducir una nueva incgnita en el sistema (adems de las tres coordenadas espaciales del receptor) debido a la deriva que existe entre el reloj del satlite y el reloj del usuario. Y es por esto por lo que necesitamos 4 satlites como mnimo, y no 3 como pareca en un principio.

Como acabo de decir, se emplean 4 satlites respecto a los cuales el receptor calcula las distancias respectivas. En realidad no se miden distancias, sino pseudodistancias. Veamos que significa este concepto:

Llamamos

[0]

entonces

[1] -------------- distancia real (sin deriva)[2] -------------- pseudodistancia

donde el tiempo medido es:

[3] [4] Este es el error producido como consecuencia de la deriva existente entre el reloj del satlite y el reloj del receptor.

As pues, la distancia real (que es la que realmente nos interesa) ser:

[5]

Las coordenadas de cada satlite son conocidas, tenemos 4 ecuaciones de la forma:

[6] para i = 1,..,4

(xi,yi,zi) ------------ coordenadas del satlite4 ecuaciones ~ 4 incgnitas --- solucin nica

Para linealizar [6] y facilitar as su resolucin se pide al usuario que introduzca una posicin aproximada:

[7]

Desarrollamos en serie de Taylor en torno a este punto

[8][9]

Que puede ponerse como:

[10]

Y as hemos llegado a un sistema con 4 ecuaciones y 4 incgnitas que se van a calcular conociendo las distancias a 4 satlites.

Si hay ms de 4 satlites visibles se calculan las pseudodistancias respecto a todos los satlites visibles, obteniendo as un sistema con ms ecuaciones que incgnitas, lo que simplifica el clculo de la posicin.

El sistema est diseado para que sobre cualquier punto de la superficie terrestre haya al menos 4 satlites visibles.El sistema GPS adems de la posicin nos ofrece una referencia temporal muy exacta, esto permite:

Sincronizar los relojes locales (esto tiene muchas aplicaciones, p.ej. sincronizacin en transmisiones...).

Posibilidad de medir la velocidad a la que se desplaza el usuario a travs del desplazamiento Doppler.[11] ---- relacin fDoppler ~ desplazamiento Doppler

Algunos detalles del sistema GPS

Error instrumental del clculo de pseudodistancias como consecuencia de un error en la medida del retardo temporal de la seal.[12] ---- relacin fDoppler ~ desplazamiento DopplerEl sistema GPS requiere sistemas de medidas de retardo muy precisos.

El reloj del satlite tambin puede sufrir alguna deriva (al cabo de varios aos). El GPS enva al receptor una serie de modelos para corregir estas derivas.

Puede suceder que el receptor slo sea capaz de recibir las seales de 3 satlites. En este caso se pide al usuario que introduzca la altura y se emplea el GPS en 2D.

La seal tarda unas centsimas de segundo en llegar al receptor, la posicin del satlite que hay que considerar para calcular la posicin del usuario es la que tena el satlite en el momento de transmitir la seal.

Estructuras de las seales transmitidas

Cdigos pseudoaleatorios

Estos cdigos estn formados por una serie impar de n bits con una duracin de T segundos.

a0,a1,a2,...,an-1 con ai=1

Su espectro es similar al ruido (tienen componentes frecuenciales en todo el rango de frecuencias).

Se caracterizan porque la funcin de autocorrelacin:

[13]

La correlacion cruzada:

[14]

Cada uno de estos cdigos pseudoaleatorios se asigna a cada uno de los satlites. El receptor, para separar la seal de un satlite del resto, correla las series recibidas con el cdigo que desea detectar.

El cdigo que se quiere detectar superar un determinado umbral:

Es muy importante que el receptor y el satlite estn sincronizados para que la correlacin comience cuando llega la seal procedente del satlite. De esta forma calcularemos el retardo. A continuacin vemos unas figuras que representan diferentes instantes de la correlacin entre dos cdigos:

Los cdigos deben tener una buena funcin de autocorrelacin:

Para t=0 debe haber un pico lo ms acusado posible (el cdigo ser mejor cuanto ms largo).

El nivel de los lbulos secundarios debe ser bajo (el cdigo ser mejor cuanto ms aleatorio sea).

Estas caractersticas las cumplen los cdigos GOLD:

Como se ve en la figura los cdigos GOLD se forman a partir de 2 registros de desplazamiento de N etapas. Se suman las salidas de ambos registros de desplazamiento y de esta forma obtenemos un cdigo GOLD de 2N-1 bits.

El sistema NAVSTAR-GPS emplea dos tipos de cdigos, a saber:

Cdigo C/A (Clear/Adquisition) ---> empleado para navegacin de baja precisin (uso civil).

Cdigo P ---> empleado para navegacin de alta precisin (uso militar).

Veamos cuales son las caractersticas de estos dos cdigos.

Cdigo C/A

Para obtenerlo se multiplica la salida de dos cdigos de 1023 bits.La frecuencia de reloj que se emplea es de 1.023 MHz

En estos enlaces podrs ver algunas figuras interesantes:

Asignacin de fases

Chips del cdigo C/A

Trozo de un cdigo C/A

[15]

donde,

n es el identificativo de cada satliteT es el tiempo de duracin de 1 bit (10-6/1.023 s)

El tiempo de duracin del cdigo es:

[16]

Hay varios cdigos transmitindose simultneamente, se habla de una distancia mxima no ambigua que se refiere a la distancia recorrida por la seal en el tiempo de duracin del cdigo

[17]

La distancia equivalente a la duracin de un bit es,

[18]

Cdigo P

Para obtenerlo se multiplica la salida de dos cdigos (P1,P2)La frecuencia de reloj que se emplea es de 10.23 MHzLa longitud de los dos cdigos que se multiplican para obtener el cdigo P es de:

P1: 15345000 bitsP2: 15345034 bits

[19]

donde,

n es el identificativo de cada satliteT es el tiempo de duracin de 1 bit (10-6/10.23 s)

El periodo de estos cdigos es de 267 das, aunque nicamente se emplean 7 das y al cabo de la semana se resetea este cdigo, asignando secuencias semanales distintas a cada satlite.

As, en este caso no hay ningn tipo de ambiguedad.El receptor nicamente correla una determinada parte del cdigo.Otro parmetro importante es la distancia asociada a la duracin de 1 bit:

[20]La precisin en la medida del retardo est asociada con el tiempo duracin de 1 bit. Si se ha estimado que la precisin medida del retardo es de 1% aproximadamente, entonces el error instrumental en el clculo de las pseudodistancias es:

Cdigos C/A: 3m

Cdigos P: 0.3m

Cada satlite emite dos frecuencias portadoras coherentes entre si,

f1=10.23*154=1575.42 MHz

f2=10.23*120=1227.6 MHz

Estas portadoras estarn moduladas en fase por los cdigos pseudoaleatorios que hemos visto anteriormente, su estructura es la siguiente:

[21]

[22]

donde,

D(t) es el mensaje de navegacinAn,Pn son los cdigos C/A y P respectivamente que hemos visto

Tcnica de espectro ensanchado El fundamento de esta tcnica consiste en que la seal transmitida se expande sobre un ancho de banda mayor mediante una modulacin extra.

La seal que queremos transmitir se modular con otra seal con un rgimen binario mucho mayor.

Esta tcnica es muy robusta frente a las interferencias (caracterstica muy importante en sistemas militares).

Los diagramas de bloques del transmisor y del receptor se muestran a continuacin:

Transmisor (Satlite)

Receptor (usuario)

Ejemplo

Mensaje de navegacin (NAV DATA) El mensaje de navegacin est constituido por los siguientes elementos:

Efemrides (son los parmetros orbitales del satlite).

Informacin del tiempo (horario) y estado del reloj del satlite.

Modelo para corregir los errores del reloj del satlite.

Modelo para corregir los errores producidos por la propagacin en la ionosfera y la troposfera.

Informacin sobre el estado de salud del satlite.

Almanaque, que consiste en informacin de los parmetros orbitales (constelacin de satlites).

Se transmite a un rgimen binario de 50 bps y se tarda 12.5 min en enviarlo completamente.

Su estructura se muestra a continuacin:

Diagrama de bloques del generador de la seal GPS

Las seales que transmite el sistema GPS tienen la estructura siguiente:

[21][22]

Como ya hemos visto, cada satlite emite dos frecuencias portadoras coherentes entre si,

f1=10.23*154=1575.42 MHz

f2=10.23*120=1227.6 MHz

El diagrama de bloques del generador de la seal GPS es el siguiente:

Tratamiento de la seal GPSProceso de adquisicinAl encender el receptor GPS ste puede encontrarse en dos estados distintos:

Perdido (el almanaque tiene una fecha muy antigua)El aparato prueba con distintos satlites hasta que reciba una seal con una SNR aceptable. Cuando logra engancharse con un satlite demodula el mensaje de navegacin y consigue as el almanaque y la referencia temporal GPS.Esta fase de prueba y error puede durar hasta unas decenas de minutos.

Memorizado (hace poco que hemos usado el aparato GPS y el almanaque almacenado sirve para saber la posicin de todos los satlites)El aparato se engancha con los cuatro satlites que tiene visibles.

Cuando el receptor ya est enganchado con un satlite se asigna el canal/es a los cdigos de los satlites que estn visibles y se inicia el proceso de enganche con cada satlite.

Proceso de seguimiento

Cuando nos hemos sincronizado con dada uno de los satlites, tras realizar la correlacin detectamos los picos que superan un determinado umbral y a partir de ellos obtenemos el retardo temporal y con esto la ecuacin de un esferoide donde est el usuario. Repitiendo este proceso para 4 satlites obtenemos la posicin del usuario.

Debemos seguir los picos que superan el umbral para ver como vara esa distancia. A esto se le llama lazo de seguimiento al cdigo.

Tambin hay un lazo de seguimiento a la portadora. Este tiene como misin estar continuamente enganchados a las portadoras que emite el satlite.Veamos estos dos lazos mediante un diagrama de bloques:

1.3 TIPOS DE RECEPTORES Y ERROR.Receptor secuencial

Este tipo de receptor slo cuenta con un canal.Sigue secuencialmente a los diferentes satlites visibles.El receptor permanece sincronizado con cada uno de los satlites al menos 1 segundo. Durante este tiempo adquiere la seal y calcula el retardo temporal.Extrae el retardo de slo 4 satlites y a partir de estos calcula la posicin. Los satlites que elige son aquellos que tienen mejor SNR.Estos receptores son:

Los ms baratos.

Los ms lentos.

Su precisin es menor que la de los otros tipos de receptores.

Suele emplearse en aplicaciones de baja dinmica (barcos, navegacin terrestre...)

Receptor contnuo o multicanal

En este caso estos receptores disponen de al menos 4 canales.

A cada canal se le asigna el cdigo de 1 satlite para que se sincronice con l y adquiera el retardo con ese satlite.

Se miden los retardos simultneamente.

Son ms rpidos que los secuenciales a la hora de calcular la posicin.

Su precisin tambin es mejor que en el modelo anterior.

Estn recomendados para aplicaciones de gran dinmica (aeronaves).

Receptor con canales multiplexados

Tenemos 1 nico canal fsico (hardware).

Tenemos 4 o ms bucles de seguimiento (software).

De este modo se deben muestrear todos los satlites visibles en un tiempo inferior a 20 ms, pues as podremos obtener la informacin recibida de todos los satlites visibles (Tbit=20ms).

La complejidad software es mayor y necesitamos un microprocesador ms potente. Pero tiene la ventaja respecto al receptor contnuo de que al emplear 1 slo canal fsico ser menos sensible a las posibles variaciones de canal que en el caso de los recptores contnuos (los canales no pueden ser exactamente iguales, unos tendrn un retardo distinto al resto...).

Fuentes de error

El error del NAVSTAR-GPS se expresa como el producto de dos magnitudes, a saber:

UERE: es el error equivalente en distancia al usuario, se define como un vector sobre la lnea vista entre el satlite y el usuario resultado de proyectar sobre ella todos los errores del sistema.

Este error es equivalente para todos los satlites.

Se trata de un error cuadrtico medio.

DOP (Dilution Of Precision): depende de la geometra de los satlites en el momento del clculo de la posicin. No es lo mismo que los 4 satlites estn muy separados (mejor precisin) que los satlites estan ms proximos (menor precisin). El DOP se divide en varios trminos:

GDOP (Geometric DOP), suministra una incertidumbre como consecuencia de la posicin geomtrica de los satlites y de la precision temporal.

PDOP (Position DOP), incertidumbre en la posicin debido nicamente a la posicin geomtrica de los satlites.

HDOP (Horizontal DOP), incertidumbre en la posicin horizontal que se nos d del usuario.

VDOP (Vertical DOP), suministra una informacin sobre la incertidumbre en la posicin vertical del usuario.

Error en el clculo de la posicin del satlite.

Inestabilidad del reloj del satlite.

Propagacin anormal de la seal (velocidad de propagacin no es constante).

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

Error en el clculo de la posicin de los satlites

Los satlites se desvan de las rbitas calculadas por diferentes razones, entre estas podemos citar:

Por la variacin del campo gravitatorio.

Debido a variaciones en la presin de la radiacin solar.

Debido a la friccin del satlite con molculas libres.

Se ha estimado que las efemrides calculan la posicin de los satlites con una precisin de 20 metros. Para disminuir (e incluso evitar) esta fuente de error se han construido varios algoritmos basados en datos experimentales (empricos), los coeficientes de estos algoritmos se transmiten al usuario a travs del mensaje de navegacin para que se reduzca el error debido a esta fuente de error.

Errores debidos a inestabilidades del reloj del satlite

Los satlites emplean relojes atmicos muy precisos, pero con el paso del tiempo pueden presentar alguna deriva. En el mensaje de navegacin uno de los parmetros que se enviaban era el estado del reloj del satlite para tener controlado su funcionamiento.

Debido a que el satlite est situado en un campo gravitatorio ms dbil se produce un adelanto del reloj y como consecuencia de la mayor velocidad que lleva el satlite se produce un retraso del reloj. Sobre estos dos efectos predomina el adelanto, por esto se disean para que en la superficie terrestre atrasen y al ponerlos en rbita funcionen bien, pero no se consigue totalmente debido a efectos relativistas. Todos los coeficientes se envan al usuario a travs del mensaje de navegacin y as la correccin de esta fuente de error es casi total.

Errores debidos a la propagacin de la seal

Hemos supuesto que la velocidad de propagacin de la seal es constante, pero esto no es cierto. Especialmente cuando la seal se transmite por la ionosfera y la troposfera. Por tanto las distancias medidas no son las distancias reales.

El efecto ms importante se produce en la propagacin por la ionosfera, este puede llegar a ser de hasta 100 metros. Para corregir este error los receptores civiles (cdigos C/A y 1 sola frecuencia) usan modelos empricos caracterizados por parmetros dependientes de la hora, latitud, estacin... Todos estos parmetros se transmiten en el mensaje de navegacin.

Para los receptores militares (que usan las dos frecuencias) el mtodo para corregir este error es ms eficaz.

Disponibilidad SelectivaLa disponibilidad selectiva fue eliminada el 1 de Mayo del 2000.

Estuvo motivada por la excesiva precisin obtenida por los receptores civiles, por esto se decide degradar esta precisin. Esto se hace de dos formas:

Haciendo oscilar el reloj del satlite.

Manipulando los datos enviados por las efemrides de los satlites Con esto es consigue degradar el UERE hasta 37.5 metros. Los receptores militares van a disponer de los modelos de errores introducidos y ellos tendrn la precisin inicial del sistema (UERE = 66.6 m).

Precisin del sistema GPSSe define el radio de la esfera o crculo (3D/2D) en la que estarn el 50% de las medidas.

La precisin depende de dos parmetros

Exactitud en la determinacin de las pseudodistancias.

Geometra de los satlites.

C/A (con disp select)P

3D --75.7 m13.5 m

2D --43 m7.7 m

Vertical49.7 m8.8 m

En cuanto a la precisin en la referencia temporal tenemos:

Sin disponibilidad selectiva: 50 ~ 100 ns

Con disponibilidad selectiva: 300 ns

DGPS (GPS diferencial)Se construy principalmente por la introduccin de la disponibilidad selectiva. Es un sistema a travs del cual se intenta mejorar la precisin obtenida a travs del sistema GPS.

El fundamento radica en el hecho de que los errores producidos por el sistema GPS afectan por igual (o de forma muy similar) a los receptores situados prximos entre si. Los errores estn fuertemente correlados en los receptores prximos.

Si suponemos que un receptor basndose en otros tcnicas conoce muy bien su posicin, si este receptor recibe la posicin dada por el sistema GPS ser capaz de estimar los errores producidos por el sistema GPS. Si este receptor transmite la correccin de errores a los receptores prximos a l estos podrn corregir tambin los errores producidos por el sistema.

Con este sistema DGPS se pueden corregir en parte los errores debidos a:

Disponibilidad selectiva.

Propagacin por la ionosfera - troposfera.

Errores en la posicin del satlite (efemrides).

Errores producidos por errores en el reloj del satlite.

Estructura del DGPS

Una estacin monitora que conoce su posicin con una precisin muy alta. Esta estacin tiene:

Un receptor GPS.

Un microprocesador para calcular los errores del sistema GPS y para generar la estructura del mensaje que se enva a los receptores.

Hay un canal de datos unidirecional hacia los receptores, por tanto:

Necesita un transmisor (estacin monitora).

Los usuarios necesitarn un receptor para recibir estos datos.

En los mensajes que se envan a los receptores prximos se pueden incluir dos tipos de correcciones:

Una correccin directamente aplicada a la posicin.Esto tiene el inconveniente de que tanto el usuario como la estacin monitora debern emplear los mismos satlites, pues las correcciones se basan en esos mismos satlites.

Una correccin aplicada a las pseudodistancias de cada uno de los satlites visibles.En este caso el usuario podr hacer la correccin con los 4 satlites de mejor SNR. Esta correccin es ms flexible. El error producido por la disponibilidad selectiva vara incluso ms rpido que la velocidad de transmisin de los datos. Por ello, junto con el mensaje que se enva de correcciones tambin se enva el tiempo de validez de las correcciones y sus tendencias. Por tanto el receptor deber hacer algn tipo de interpolacin para corregir los errores producidos.

Cobertura y precisin del DGPSTiene una cobertura de 200 km en torno a la estacin terrena. Esta zona es donde los errores estn fuertemente correlados.

Se eliminan los errores del segmento espacial y de control. En cuanto al segmento de lo usuarios se eliminan los efectos de la ionosfera y troposfera y el parmetro que ms afecta es el ruido del receptor.

Se estn desarrollando sistemas WADGPS (DGPS de rea amplia) que no es otra cosa que un DGPS de gran cobertura. Est formado por varias estaciones monitoras DGPS cuyas reas de cobertura estn superpuestas.

1.4 APLICACIONES GENERALES. Los servicios de transporte utilizan GPS para realizar un seguimiento de su flota y acelerar las entregas. Las compaas de transporte equipan los buques cisterna y cargueros con GPS para su navegacin, as como para registrar y controlar los movimientos de las embarcaciones.

Los pilotos civiles utilizan GPS para la navegacin, fumigacin area, topografa y fotografa area.

Al utilizar la tecnologa GPS para elaborar los planes de vuelo, las lneas areas ahorran millones de dlares. Los GPS se pueden utilizar para el aterrizaje instrumental, tanto en aeropuertos grandes como pequeos, y hacen posible la creacin de nuevos sistemas de navegacin area.

En los automviles se estn instalando GPS para que los conductores puedan saber dnde estn y a la vez recibir indicaciones de direccin. En Japn, 500.000 automviles ya incorporan un sistema de navegacin basado en GPS.uso terrestre

En este caso hay dos mercados principales:

Automviles,Integran el GPS y sistemas grficos 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...

La gran penetracin de este sistema se debe al bajo coste de los receptores.En la actualidad se emplea en aplicaciones profesionales:

Transportes internacionales

Redes de autobuses

Policia

Ambulancias

Tambin estamos viendo su aparicin en pruebas deportivas como en el caso del ciclismo, donde permite conocer en cada instante y en tiempo real el tiempo que saca un corredor a otro, la pendiente de una rampa de un puerto....A continuacin comenzaremos a mencionar una utilidad especfica del GPS; que es el sistema de Localizacin Automtica de Vehculos.

En estos aos, no solamente ha evolucionado la denominacin de ese tipo de tecnologas, lgicamente, la tecnologa en si misma y los usuarios han experimentado una gran evolucin, como suele ocurrir en todo tipo de tecnologas incipientes.En esta seccin se pretende reflejar una serie de reflexiones sobre el breve pasado, el momento presente y previsible futuro del sector, tanto desde el punto de vista de la tecnologa como desde el de los diversos sectores de usuarios.

USOS EN NAVEGACIN:

GPSMAP 225 / Garmin

La idea original del GPS, que an hoy da se mantiene, era usarlo para navegacin. Esto es, conocer la posicin del observador en cualquier momento del da dentro de un sistema de referencia creado para tal fin. Esto es conocido como posicionamiento absoluto. La posicin del receptor es conocida a partir de las coordenadas de los satlites y las distancias medidas a por lo menos cuatro satlites, mediante una interseccin espacial. La distancia a cada satlite es determinada haciendo uso de la frmula d = c* D t ; en donde c corresponde a la velocidad de la luz en el vaco y D t el tiempo de recorrido de la seal desde el satlite hasta el receptor. Evidentemente se necesita proveer al sistema de un mecanismo de medida de tiempo. Tanto los satlites como los receptores son provistos de relojes para tal efecto. Debido a que no se puede tener un reloj perfecto, tanto los relojes en el receptor y satlite poseen un error que afectar la distancia medida, ms si se considera la magnitud de las distancias involucradas.Debido a que el intervalo de tiempo es calculado a partir de dos relojes distintos, con errores diferentes, es que se usa el trmino de pseudo-distancias para hacer referencia a las distancias medidas.La determinacin de coordenadas en forma absoluta presenta varios problemas. Adems de los errores de reloj, se debe considerar que en la medicin de pseudo-distancias la seal proveniente del satlite cambiar su velocidad de propagacin al atravesar capas atmosfricas de distinta densidad, lo que introduce otro error en la posicin. Tambin, debe recordarse que la posicin de observacin es determinada a partir de las coordenadas de los satlites, la distancia medida, por lo tanto, tambin se encuentra afectada por las distintas perturbaciones orbitales, que sacan a los satlites de las rbitas tericas. La exactitud en la determinacin de coordenadas absolutas con respecto al sistema de referencia es entre 100 y 150 m en las tres coordenadas.GPSMAP 180 / GarminSu implantacin en la navegacin ha sido muy rpida (antes las embarcaciones empleaban el sistema TRANSIT). Se piensa que en poco tiempo toda la navegacin martima se basar en GPS. Actualmente tambin se emplean sistemas hiperblicos, pero estos sistemas tienden a desaparecer...

El coste del sistema GPS es bajo (adems los barcos no requieren receptores de gran calidad) y lo puede usar cualquier embarcacin.

Navegacin area

Debido a su mayor complejidad tcnica su proceso de instalacin ha sido ms lento. Se estn desarrollando sistemas GNSS que pretender mejorar los actuales sistemas de gestin de vuelos.Se estn instalando en reas de bajo trfico, ya que su uso no est justificado si tenemos en cuenta que ya existe el RADAR.

Raystar 120 WAAS Receiver / Receptor GPS Diferencial Raytheon

Aplicaciones militaresComo el GPS es un sistema desarrollado por el ejrcito el desarrollo del GPS en este campo ha sido ms rpido que en las aplicaciones civiles.

Se emplea en la navegacin militar (aeronaves, vehculos terrestres, barcos...).

Una de las aplicaciones es el guiado de misiles.Constituye una revolucin para los sistemas militares, se usa para el posicionamiento de las tropas...

Ciencias geogrficas

Permite situar puntos con gran precisin.

Se pueden construir mapas geogrficos mucho ms precisos, mejorando los que haba hasta ahora.

La posibilidad de usar el sistema para tareas de precisin se ha estudiado desde hace mucho tiempo. En la actualidad se han desarrollado tcnicas para lograr exactitud topogrfica y geodsica. Estas son conocidas como tcnicas diferenciales o mtodos de posicionamiento relativo. Esto es, que es posible conocer con gran exactitud la diferencia de coordenadas entre dos o ms receptores. El principio se basa en la asumpcin de que en ambos extremos de una lnea los errores de las rbitas de los satlites son iguales.

GPS III Plus ( de mano) / Garmin

En este caso, los mismos satlites tienen que ser usados en los extremos de la lnea a medir. Adems, mediante el uso de receptores que captan las dos frecuencias de transmisin de las seales, los errores debidos a la ionosfera pueden eliminarse. En cuanto a la troposfera esta es considerada mediante el uso de modelos atmosfricos adecuados. Mediante el uso de estas tcnicas, se pueden lograr precisiones menores a 1 m, y dependiendo del tipo de procesamiento y equipo se puede llegar a precisiones del cm, incluso de mm.Como podemos apreciar, es muy extensa el rea de aplicaciones del GPS, pues desde su inicio, se demostr que poda servir no slo para aplicaciones militares, como es ya bien sabido, la mayor parte de tecnologa en comunicaciones est diseada a ese campo, as como se explic, se puede utilizar para deteccin y ubicacin de embarcaciones marinas, localizacin de aviones, que en los casos anteriores, a travs del sistema GPS se conducen o pilotean de forma automtica, esto es, ya con el sistema trabajando y conociendo el punto de destino, se pueden marcar rutas en el sistema de pilotaje automtico, el cual guiar al transporte a su destino con la ayuda del GPS.En el siguiente Captulo mencionaremos un poco ms a detalle el uso del GPS, en este caso, nos enfocaremos al uso del GPS en el Medio Terrestre como es la Localizacin Automtica Vehicular.CAPTULO IIUSO DEL GPS EN EL MEDIO TERRESTRE.Como se coment en el captulo anterior, El GPS o Sistema de Posicionamiento Global, es un mtodo para determinar la posicin, rumbo y velocidad a partir de seales enviadas desde satlites. Cuando el sistema GPS haya sido completado, habr 18 satlites transmitiendo desde rbitas a una altura aproximada de 20,000 kilmetros sobre la superficie de la Tierra. Los satlites circundan la tierra casi exactamente dos veces cada 24 horas, de tal manera que estn casi exactamente en la misma posicin a la misma hora cada da. Los satlites salen y se ponen como el sol, y de debe tener una trayectoria despejada entre el satlite y la antena de su GPS, a fin de recibir su seal. Esta seal puede pasar a travs de las copas de rboles secos, pero no a travs de mojados. Todos los satlites transmiten a la misma frecuencia (1575.42 Mhz.) y cada satlite tiene un formato de cdigo de seal nico, de tal manera que pueda ser identificado por el receptor.

Cuando se enciende el receptor, ste busca las seales de los satlites. Normalmente le toma alrededor de un minuto encontrarlas, y despus puede calcular una posicin fija, siempre y cuando el receptor haya estado operando el da anterior. Si no, hay un retardo adicional de 1 a 3 minutos para recibir las efemrides del satlite o los datos precisos de la rbita necesarios para calcular posicin, velocidad y rumbo.

Si la visual entre la antena y el cielo est obstruida, generalmente le tomar mas tiempo obtener una posicin fija.

LIMITACIONES DEL SISTEMA

La antena del GPS debe tener una buena visibilidad al cielo, a fin de recibir los tres o cuatro satlites necesarios para trabajar. No puede recibir bien en el interior de la mayora de los edificios, automviles o aeroplanos, a menos que la antena est afuera. Si el usuario est dentro de un auto o sobre tierra en un terreno normal, los satlites deben tener un ngulo de elevacin de por lo menos 15 grados sobre el horizonte, para que la recepcin sea confiable. Si estn ms bajos, la visual ser cortada frecuentemente por cerros, rboles y edificios. Si el usuario est en el mar, los ngulos de elevacin tiles pueden ser hasta de 5 grados.

Los errores de posicin tpicos son de 60 metros y los de velocidad de medio nudo. El sistema es capaz de tener una exactitud 6 veces mejor, pero por poltica del gobierno de E.U.A. se mantiene al nivel sealado anteriormente. Cuando se opera en el modo tridimensional (es decir, calculando Latitud/Longitud y altitud), los errores en altitud tpicos son el doble de los errores de posicin. Cuando se opera en el modo bidimensional, el operador debe introducir manualmente la altitud. Para la navegacin marina se recomienda esto, ya que produce una mejor exactitud y confiabilidad.

La exactitud puede ser en ocasiones mucho peor, esto sucede cuando los satlites estn en una posicin tal que la geometra de la fija es mala. El receptor GPS se da cuenta de esto y proporciona una indicacin de exactitud pobre.

Existirn ocasiones en que se reciban menos de 3 satlites, en estos casos, el sistema no trabajar.

La recepcin de seal en el GPS, casi no es afectada por la lluvia ni por las tormentas elctricas.

DISPONIBILIDAD SELECTIVA

Los satlites GPS transmiten una seal de navegacin altamente precisa para propsitos militares (PPS, o sea, Servicio de Posicionamiento Preciso). Esta seal est codificada y no puede ser recibida por receptores no-militares.

Los satlites tambin transmiten una seal menos precisa, para uso general civil. (SPS, o sea, Servicio de Posicionamiento Standard). Todos los receptores disponibles comercialmente, reciben las seales SPS.

Es poltica establecida de la Fuerza Area de los Estados Unidos, la cual opera los satlites GPS, degradar deliberadamente las seales SPS para dar una exactitud de 100 metros o mejor, el 95% del tiempo. Esto representa un error de desviacin standard de 50 metros. A esta poltica se le llama Disponibilidad Selectiva (DS). Si la DS no estuviera activada, la posicin fija por GPS seria 6 veces ms exacta.Los satlites fueron operados en perodos de pruebas con la DS desactivada, hasta Abril de 1990, fecha en que la DS fue puesta en servicio. La Fuerza Area dispuso que la DS estuviera en servicio de all en adelante.

La DS fue desactivada en Agosto de 1990, como respuesta a la crisis del Golfo Prsico, aparentemente porque las fuerzas armadas de los E.U. no contaban con suficientes receptores militares y estaban usando receptores civiles (los cuales son mucho mas baratos). La DS fue activada nuevamente en Abril de 1992 y se espera que permanezca as por tiempo indefinido.

Mucha gente piensa que, debido a que han mejorado las relaciones con los pases de Europa del Este y las tensiones mundiales en general han disminuido, la Disponibilidad Selectiva ser desactivada en el futuro, para dar a todos los usuarios los beneficios que proporciona la mxima exactitud de este sistema.

El GPS martimo tiene un artculo de configuracin en SETUP llamado "ACCURACY OF GPS SYSTEM" (exactitud del sistema GPS), el cual puede ser puesto mediante el teclado a un nmero entre 15 y 200 metros. En el procedimiento de arranque inicial se pone a 100 metros. Este nmero se usa para estimar la exactitud de la posicin fija.

Si la Disponibilidad Selectiva se desactiva, la exactitud del sistema GPS deber ser puesta en 15 metros. Si esto no se hiciera, el primer resultado ser que el error estimado de posicin fija (ACC en la primer pantalla de POS) ser mucho ms grande que el error real de posicin. La exactitud real de la Lat/Long calculada ser afectada solo ligeramente. De esta manera, no es escencial que el comando de SETUP "ACCURACY OF GPS SYSTEM", sea cambiado cuando la Disponibilidad Selectiva es activada o desactivada.

2.1 LOCALIZACIN AUTOMTICA VEHICULAR.El Sistema de Localizacin Automtica Vehicular (AVL) es un sistema mediante el cual en un mapa digitalizado en una computadora se puede localizar un vehculo terrestre, areo o martimo que se encuentra en la superficie del globo terrestre, bien sea sobre el agua, la tierra o el aire. Lo anterior se logra gracias a un sistema denominado GPS (Sistema de Posicionamiento Global Satelital). El sistema GPS esta conformado por ms de una veintena de satlites que hace algunos aos el Departamento de Defensa de Los Estados Unidos de Amrica puso en rbita al rededor de la tierra. Dichos satlites inicialmente fueron enviados con fines militares, pero posteriormente fueron donados a la humanidad para aplicaciones civiles. Dichos satlites estn ubicados en el espacio de tal manera que cubren la totalidad del globo terrestre, garantizando que desde cualquier punto del planeta se puede recibir simultneamente, mnimo la seal de tres (3) satlites. Estos satlites estn enviando permanentemente unas seales de radio que pueden ser percibidas por un receptor, donde se puede conocer con un error no mayor a 200 metros su ubicacin geogrfica en trminos de longitud, latitud y altitud. Este receptor se denomina receptor GPS y es una unidad muy similar a una calculadora electrnica de bolsillo en cuyo interior posee una antena. A partir de esta tecnologa se han desarrollado diversas aplicaciones: topografa, navegacin, prcticas deportivas, seguimiento y localizacin vehicular, etc. El sistema AVL, que como se acaba de mencionar es una de las tantas aplicaciones del GPS, aprovecha la informacin que se tiene en el receptor GPS, de un vehculo y la transmite a un centro de control donde se encuentra instalada una computadora que posee un mapa digitalizado de la ciudad o regin de operacin. En este mapa se puede visualizar, en forma de icono, la ubicacin del vehculo deseado. Explicando de una manera ms detallada el principio de funcionamiento del AVL, tendramos el siguiente proceso:

Las seales de los satlites son recibidas por el receptor GPS de un vehculo determinado. Dicho receptor entrega esta informacin mediante una interfase al medio de comunicacin existente. Este medio puede ser va radio convencional, radio troncalizado, telfono celular o radio satelital (en los sistemas ms sofisticados y costosos). La informacin enviada por el vehculo es recibida en el centro de Control. Mediante otra interfase es entregada a la computadora que posee el mapa digitalizado, convirtiendo esta informacin en un icono sobre dicho mapa.

La ubicacin del vehculo se puede obtener a voluntad del operador del sistema, cuando l interroga manualmente la unidad respectiva, denominndose esto localizacin del vehculo. Otra forma es de manera automtica cuando el sistema la interroga cada determinado tiempo la unidad respectiva, obtenindose cada vez una actualizacin de su ubicacin. Esto ltimo se denomina seguimiento vehicular. Tanto la interrogacin del vehculo como su respuesta se realiza a travs del radio en mencin.

EQUIPOS

Los equipos requeridos para el sistema AVL, tambin podemos clasificarlos en dos grupos: los equipos del Centro de Control y los equipos de los vehculos.

EQUIPOS DEL CENTRO DEL CONTROL

El Centro de Control normalmente esta conformado por los siguientes equipos: Un radio cuyo tipo depende del sistema que se est utilizando (convencional, troncalizado o celular), con sus respectiva antena. Una interfase entre el radio y la computadora principal (servidor). Una computadora o una red local de computadoras dependiendo de la cantidad de terminales que se requieran en el Centro de Control.

Adicionalmente se puede tener una pantalla gigante en un auditorio o un saln mltiple, cuando un grupo de personas requieran coordinar alguna actividad en caso de alguna eventualidad. Por ejemplo, un Comit de Emergencia.

EQUIPOS VEHICULARES

En resumen, los equipos que se requieren para los vehculos son: Receptor GPS (con su respectiva antena) y la interfase entre este y el radio. Esto normalmente est incorporado en una misma unidad. El radio de comunicaciones con sus respectiva antena. Para cada vehculo se requiere un kit de elementos como los mencionados.En todo caso para el medio de comunicacin entre las ambulancias y el Centro de Control se puede utilizar la Red de Radio Troncalizada, bien sea con radios independientes o con los mismos radios que se utilicen para la transmisin de voz, puestos que estos sistemas pueden soportar transmisin de datos y voz. De esta manera se puede aprovechar la infraestructura creada para la Red de Radio, adicionndole los elementos necesarios para la transmisin de datos. La informacin que se cursa entre los vehculos y el Centro de Control y viceversa, simplemente son datos.2.2SEGUIMIENTO VEHICULAR POR GPSEl Sistema para Seguimiento y Localizacin Vehicular va GPS se compone como ya se explic de una Consola de Control y Monitoreo instalada en las oficinas del Cliente y de equipamiento instalado en los vehculos.Dicho equipamiento incluye:

Receptor GPS con gran capacidad de almacenamiento de datos

Lgica de control de entradas y salidas

Mdem y transceptor de radio/ celular Antena GPS y antena de radio

Botn de pnico

Lgica local de alarmas

Batera de respaldoEl equipamiento en los vehculos dispondr de diversos dispositivos detectores y sensores, segn la lgica local de alarmas que se seleccione. Al producirse la activacin de los dispositivos, se emitir una seal discriminada a las Consolas de Control y Monitoreo.Las Consolas podrn comunicarse con el equipamiento, lo que permitir el posicionamiento de la unidad as como la transmisin de datos desde y hacia los vehculos. La posicin de los mviles ser representada sobre cartografa digital georreferenciada en proyeccin WGS84.

La informacin de posicionamiento y del estado de los sensores ser transmitida en tiempo real desde los mviles hacia la Consola de Control y Monitoreo. Tal informacin consistir en la posicin, hora, velocidad, direccin de movimiento de los vehculos, as como la activacin de cada uno de los dispositivos de alarma local. La Consola de Control podr activar dispositivos instalados en el vehculo en forma remota, como ser: cortes de combustible, inhibicin de arranque, cerradura de puertas, iniciacin de sirenas, y otros. Todo lo cual permite que este Sistema sea altamente confiable para la prevencin de robos.

Ante la ocurrencia de una emergencia en el vehculo, una seal sonora alertar al operador de la Consola de Control y Monitoreo mantenindose la misma hasta tanto dicha emergencia haya sido atendida. La comunicacin entre el equipamiento de seguridad instalado en los vehculos y la Consola podr realizarse automticamente o en forma manual.

Mediante la forma automtica, los mviles reportarn su posicin inmediatamente que algn sensor se active, que el mvil entre o salga de determinadas reas, y otras situaciones configurables. Mediante la forma manual, el operador de la Consola podr interrogar la posicin de cualquiera de los mviles en el momento que sea necesario.

As mismo el operador de la Consola podr decidir un seguimiento continuado del mvil durante determinados perodos aumentando as la seguridad del procedimiento.Opcionalmente el equipamiento en los vehculos podr disponer de un handset para realizar comunicaciones de voz telefnica, as como una terminal para la recepcin de mensajes de texto. As mismo puede disponerse de un sistema de escucha del audio de cabina.La informacin de la posicin de los recorridos y del estado de los sensores es almacenada en el equipamiento del vehculo, de forma que puede disponerse de ella en tiempo diferido para la elaboracin de reportes posteriores y/o la realizacin de investigaciones y desempeos de la flota. 2.3 CARACTERSTICAS Y FUNCIONES BASICAS.

Por lo general la mayora de los sistemas GPS para navegacin se constituyen de las mismas caractersticas, por lo que mencionaremos las ms comunes.

INTRODUCCIN DE TIEMPO LOCAL

En todos los equipos se requiere hacer esto solamente UNA VEZ con un receptor nuevo, ya que el tiempo seguir avanzando, aun con el aparato apagado. Se introducen los siguientes comandos.

1.- Zona de Tiempo.

2.- Tiempo Estandar o Luz de Dia (verano).3.- Hora del Dia

4.- Mes

5.- Da del Mes

6.- AoEsto probablemente ser corregido en modo automtico y no necesitar ser introducido otra vez.El tiempo ahora se mantendr correcto aun con el aparato apagado y ser actualizado de tal manera que mantenga su exactitud de medio segundo, tan pronto como empiece a recibir satlites.

Si posteriormente cambian las zonas de tiempo, o hay un cambio del tiempo estndar a tiempo de verano, ser necesario cambiar nicamente la zona de tiempo o el selector de tiempo de verano. La hora local del da ser corregida automticamente cuando el usuario haga el cambio.

INGRESO DE Lat/Lonq APROXIMADA.- Esto deber hacerse con una exactitud de diez grados o mejor.INGRESO DE ALTITUD

Introduzca en altitud, la altura que tiene su antena sobre la lnea de flotacin del buque.

ARRANQUE NORMAL

Encienda el aparato y espere a que la pantalla deje de parpadear (normalmente uno a tres minutos).OPCIONES DE CONFIGURACION

Cuando el usuario est arrancando un aparato nuevo, deber revisar las opciones de SETUP (configuracin). Hay muchas opciones de como el GPS puede operar, y ud. puede requerir cambiar las opciones que fueron seleccionadas automticamente por el Procedimiento de Arranque Inicial. Revise cada opcin y cmbiela si se requiere.

FILTRO DE VELOCIDAD Y RUMBO

Si la antena est localizada en un punto muy alto del buque, el balanceo y el cabeceo pueden provocar que las lecturas de velocidad y rumbo oscilen excesivamente. Esto puede reducirse ajustando el filtro de velocidad/rumbo a 10 20 segundos. Esto reduce la respuesta del sistema cuando el buque est virando cambiando su velocidad. Para navegacin terrestre o area, o para navegacin marina si la antena est montada en un punto bajo del buque, 2 segundos es una buena opcin.

MODO DE ALTITUD

Si el usuario est operando sobre el agua y conoce su altitud, deje el modo en manual e introduzca la altitud conocida en la primer pantalla de POS (similar a como lo hizo en esa parte durante el Procedimiento de Arranque Inicial). Si su altitud ser variable o el usuario no conoce cual es, ponga el modo en AUTO y la altitud ser actualizada siempre que se estn recibiendo 4 5 satlites.FORMATO Lat/Long

Lat/Long puede ser introducida y mostrada en pantalla como grados, minutos y milsimos de minuto (MM.MMM) o como grados, minutos, segundos y dcimos de segundo (MMSS.S).

UNIDADES DE DISTANCIA Y VELOCIDAD

La distancia y la velocidad pueden ser introducidas y mostradas, como millas nuticas y nudos, millas terrestres y millas por hora kilmetros por hora. El escoger una y otra de las alternativas, no afecta la forma en que los valores de entrada son almacenados. Por ejemplo, si ud. pone un lmite de activacin de alerta en 1.00 millas nuticas y mas tarde cambia las unidades de DISTANCIA Y VELOCIDAD a millas terrestres, el lmite de disparo mostrar entonces 1.15 millas terrestres, lo cual viene siendo la misma distancia.

UNIDADES EN METROS O PIES

Esto afecta la forma en que son mostradas en pantalla la altitud y la exactitud de la posicin fija estimada.

VARIACION MAGNETICA

Se puede poner en manual o en automtica. Si est en manual, ud. debe introducir la variacin que quiera usar. Si desea lecturas con respecto al Norte verdadero, pngala en MANUAL y 0000. La variacin automtica cubre todo el planeta, est corregida por paso del tiempo y generalmente su exactitud es de unos pocos dcimos de grado.

DATUM

Datum es la recopilacin de datos de un levantamiento hidrogrfico, usados para elaborar una carta de navegacin. Todas las cartas estn hechas a partir de un datum y ste aparece al margen de la carta correspondiente. Todas las cartas de navegacin han sido preparadas usando una descripcin matemtica especfica de la forma de la Tierra. A esto se le llama datum, o algunas veces datum de mapa. Los datums estn hechos a partir de una recopilacin de datos de levantamientos y se les da el nombre de la gente que hizo el levantamiento, el ao o la ubicacin del mismo. El nombre del datum aparece al margen de la carta. A fin de tener la mejor correspondencia entre la Lat/Long (u otras coordenadas) de la carta con la Lat/Long mostrada por el Almirante, el datum usado por el Almirante debe coincidir con aquel que aparece al margen de la carta.NIVEL DEL USUARIO

Este puede ponerse en BEGINNER (principiante), INTERMEDIATE (intermedio) y EXPERT (experto). Cuando se pone en PRINCIPIANTE, aparecern muchos mensajes de ayuda a medida que opere el GPS. Ellos le explicarn como usar cada funcin y que hacer despus de cada paso. A medida que el usuario adquiera mayor experiencia en la operacin del GPS, los mensajes pueden parecer necesarios. En el nivel INTERMEDIO, mas o menos la mitad de los mensajes (los mas bsicos), no sern mostrados y la duracin de los que si se muestran ser reducida. En el nivel EXPERTO, todava menos mensajes de ayuda aparecen. El GPS puede ser operado, en el nivel EXPERTO, oprimiendo el menor nmero de teclas, siempre y cuando ud. conozca como trabaja cada funcin.

COMPENSACION LAT/LONG

Si la Lat/Long mostrada tiende a estar consistentemente dentro de una regin de operacin, ud. puede desplazar las lecturas mostradas introduciendo las compensaciones deseadas en la pantalla. Las compensaciones se sumarn a las lecturas calculadas para obtener las lecturas mostradas en pantalla. Norte y Oeste se sumarn, Sur y Este se restarn. Esta caracterstica rara vez se usa, as que si no la comprende ud. perfectamente, mejor deje ambas compensaciones en cero.

EXACTITUD DEL SISTEMA GPS

Este nmero se pone en 100 metros con el Procedimiento de Arranque Inicial, la cual es la exactitud normal del GPS con la Disponibilidad Selectiva (DS) activada. Si el gobierno de los E.U. decide desactivar la DS, cambie la exactitud del sistema a 15 metros para tener correcta su indicacin de exactitud en la pantalla de POS. El ajuste de la exactitud del sistema (GPS SYSTEM ACCURACY) no afectar significativamente la posicin fija real, ya que solo afecta la exactitud estimada que se muestra en pantalla.

COMPENSACION DE RUTA PARALELA

La compensacin de ruta paralela, le permite establecer una nueva lnea de rumbo a una distancia precisa a la derecha o a la izquierda de su lnea de rumbo original. Por ejemplo, para compensar su lnea de rumbo 0.20 millas nuticas hacia la derecha, simplemente introduzca 0.20 en Parallel Route Offset. Si ud. introduce -0.20, la lnea de rumbo ser compensada 0.20 millas hacia la izquierda. Esta caracterstica es til para efectuar patrones de bsqueda de dragado, para cubrir una rea con precisin.TRAYECTORIA PRESTABLECIDA

Trayectoria prestablecida (Specified Track) es otra forma de establecer una lnea de rumbo, diferente a aquella de los puntos de derrota FROM (de) y TO (hacia). Si la trayectoria prestablecida est en ON, con direccin magntica igual al ngulo de trayectoria prestablecida (specified track angle) mostrado en pantalla. Esto le permite a ud. aproximarse al punto de derrota TO, con el rumbo preciso.

NUEVA TRAYECTORIA Y PUESTA A CERO (New Track/Zeroing CTE)

Si desea establecer una nueva lnea de rumbo de donde est hasta su punto de destino, ponga este artculo es YES (si).

El punto de derrota FROM ser entonces puesto automticamente a 0 (llamado automticamente START arranque), en el punto de derrota 0 ser puesta la posicin actual y aparecer la primer pantalla de NAV. Usted estar iniciando ahora una nueva lnea de rumbo con un abatimiento inicial de cero.

El resultado de este procedimiento es exactamente el mismo que si ud. tiene en pantalla el punto de derrota TO y oprime la tecla GO TO (ve hacia).

GRAFICADO DE LA RUTA O TRAYECTORIA "Plot Route/Path"

La ruta y la trayectoria actuales, son aquellas seleccionadas para uso actual en la navegacin. La ruta actual es el nmero de ruta que aparece en la segunda lnea de la primera pantalla de ROUTE (el nmero inmediatamente despus de FOLLOW ROUTE ruta a seguir). La trayectoria actual es el nmero de trayectoria que aparece en la lnea superior de la primer pantalla de PATH (el nmero inmediatamente despus de FOLLOW PATH trayectoria a seguir).Si escoge CURRENT RTE, la ruta actual aparecer en la pantalla PLOT. Ser mostrada por medio de lneas punteadas que unen a todos los puntos de la ruta.

Si escoge CURRENT PATH, la trayectoria actual aparecer en la pantalla de PLOT. Si se escoge OFF, no aparecern en la pantalla de PLOT ni la ruta, ni la trayectoria actuales.

GRAFICADO DE LA HUELLA

Este artculo aparece como "Piot Trail" y tiene las siguientes opciones: NO PLOT (no graficar), LAST 01 hrs. (ltima hora), LAST 02 hrs. (ltimas dos horas), LAST 04 hrs. (ltimas cuatro horas), LAST 06 hrs. (ltimas seis horas), LAST 08 hrs. (ltimas ocho horas), LAST 10 hrs. (ltimas diez horas), LAST 12 hrs. (ltimas doce horas), PLOT ALL (graficar todo) y START FROM NOW (comenzar desde ahora).

Esta opcin controla el graficado de una lnea que lo conduce a ud. hasta su posicin presente. Si escoge NO PLOT, dicha lnea no aparecer. LAST 01 hrs. le da un trazo de los puntos registrados durante la ltima hora de operacin usando el intervalo de registro especificado en la pantalla de PLOT.

PLOT ALL (graficar todo) le da una grfica de todos los puntos registrados en memoria. Si selecciona START FROM NOW (comenzar desde ahora) y oprime la tecla ENT, la grfica habr comenzado en el momento en que oprimi la tecla ENT. Esto es til si est comenzando un viaje y quiere tener una grfica del viaje completo desde el punto de partida.

GRAFICADO CON BUQUE MOVIL Y CARTA FIJA, O CON BUQUE FIJO Y CARTA MOVIL

Este artculo aparece como "Plot Move Boat / Fix Chart" "Plot Fix Boat / Move Chart". Aqu ud. tiene la opcin de mantener fija la carta y ver como se va moviendo el buque, fijar el buque en el centro y ver como se va moviendo la carta. Usted puede ver como se mueve la carta porque los puntos de derrota y la lneas de ruta se movern con respecto al buque a medida que navega.2.4 SISTEMAS DE COORDENADASLos sistemas GPS tienen la capacidad de mostrar la posicin presente en otros sistemas de coordenadas diferentes del Lat/Long.

Si desea ver la posicin en coordenadas de Loran TD, de Sistema de Referencia de Rejilla Militar (MGRS) o de Transversa Universal de Mercator (UTM), solo tiene que pasar los correspondientes artculos de SETUP (configurar) de OFF a ON. Las siguientes pantallas aparecern entonces al presionar la tecla POS varias veces.

La siguiente pantalla aparecer solamente cuando el artculo de SETUP: "LORAN COORDINATES" (coordenadas de Loran) est en ON.

COORDENADAS DE LORAN

Si desea ver la posicin presente o los puntos de derrota en coordenadas Loran TD (diferencias de tiempo), o si desea introducir puntos de derrota en coordenadas TD, ponga esto en ON. Aparecern nuevas pantallas al oprimir las teclas POS y WPT, las cuales mostrarn coordenadas TD. Ser necesario para ud. introducir el GRI y los nmeros de seleccin secundaria S1 y S2 en aquellas pantallas, a fin de especificar cuales TDs quiere que aparezcan.

COORDENADAS MGRS Y COORDENADAS UTM

Si desea ver su posicin presente o los puntos de derrota en coordenadas MGRS UTM, o introducir puntos de derrota en estas coordenadas, ponga stas en ON. Algunas nuevas pantallas aparecern entonces.

CAPITULO IIIEL SISTEMA GLONASS

El sistema GLONASS es un sistema de navegacin por satlite similar al GPS pero con importantes diferencias. El sistema est administrado por las Fuerzas Espaciales Rusas para el Gobierno de la Confederacin Rusa y tiene importantes aplicaciones civiles adems de las militares. Al igual que en el sistema GPS, existen dos seales de navegacin: la seal de navegacin de precisin estndar (SP) y la seal de navegacin de alta precisin (HP). La primera est disponible para todos los usuarios tanto civiles como militares que deseen emplearla en todo el mundo, y permite obtener la posicin horizontal con una precisin de entre 57 y 70 metros (99.7% de probabilidad), la posicin vertical con una precisin de 70 metros (99.7% de probabilidad), las componentes del vector velocidad con precisin de 15 cm/s (99.7% de probabilidad) y el tiempo con precisin 1(s (99.7% de probabilidad). Estas caractersticas pueden ser mejoradas empleando sistemas diferenciales similares a los empleados con GPS y utilizando mtodos especiales de medida (medida de fase). La constelacin completa est formada por 21 satlites activos y 3 de reserva situados en tres planos orbitales separados 120. Esto permite que sobre el 97% de la superficie terrestre se vean al menos 4 satlites de forma continua, frente a los 5 satlites (al menos) que pueden ser vistos en el 99% de la superficie terrestre si la constelacin es de 24 satlites (GPS). De los 24 satlites de la constelacin GLONASS, peridicamente se seleccionan los 21 que resultan dar la combinacin ms eficiente y los 3 restantes son dejados en reserva. Se ha planteado la posibilidad de aumentar la constelacin a 27 satlites, de los cuales 24 estaran activos. Si uno de los 21 satlites operativos se avera, el sistema baja al 94.7% su probabilidad de xito. El sistema de mantenimiento de la constelacin prev la activacin de uno de los satlites en reserva o el lanzamiento de 3 satlites para sustituir a los averiados o ser dejados en reserva para usos futuros.

Constelacin GLONASS

La primera nave tipo GLONASS (el COSMOS 1413) fue lanzado el 12 de Octubre de 1982, y el sistema GLONASS comenz a operar oficialmente el 24 de Septiembre de 1993 por decreto del Presidente de la Federacin Rusa, Boris Yeltsin. Desde aqul primer lanzamiento hasta Enero de 1996 la constelacin ha ido pasando por diversas etapas:

Bloque GLONASS COSMOS Fecha Fecha

num num num lanzamiento introduccin ESTADO NN

1 - 1413 12.10.82 10.11.82 retirado desde 30.03.84 1

2 - 1490 10.08.83 02.09.83 retirado desde 29.10.85 2

2 - 1491 10.08.83 31.08.83 retirado desde 09.06.88 3

3 - 1519 29.12.83 07.01.84 retirado desde 28.01.88 4

3 - 1520 29.12.83 15.01.84 retirado desde 16.09.86 5

4 - 1554 19.05.84 05.06.84 retirado desde 16.09.86 6

4 - 1555 19.05.84 09.06.84 retirado desde 17.09.87 7

5 - 1593 04.09.84 22.09.84 retirado desde 28.11.85 8

5 - 1594 04.09.84 28.09.84 retirado desde 16.09.86 9

6 - 1650 18.05.85 06.06.85 retirado desde 28.11.85 10

6 - 1651 18.05.85 04.06.85 retirado desde 17.09.87 11

7 - 1710 25.12.85 17.01.86 retirado desde 06.03.89 12

7 - 1711 25.12.85 20.01.86 retirado desde 17.09.87 13

8 - 1778 16.09.86 17.10.86 retirado desde 05.07.89 14

8 - 1779 16.09.86 17.10.86 retirado desde 24.10.88 15

8 - 1780 16.09.86 17.10.86 retirado desde 12.10.88 16

9 - 1838 24.04.87 - lanzamiento fallido 17



10 - 1883 16.09.87 10.10.87 retirado desde 06.06.88 20

10 - 1884 16.09.87 09.10.87 retirado desde 20.08.88 21

10 - 1885 16.09.87 05.10.87 retirado desde 07.03.89 22




12 - 1946 21.05.88 01.06.88 retirado desde 10.05.90 26

12 234 1947 21.05.88 03.06.88 retirado desde 18.09.91 27

12 233 1948 21.05.88 03.06.88 retirado desde 18.09.91 28

13 - 1970 16.09.88 20.09.88 retirado desde 21.05.90 29

13 - 1971 16.09.88 28.09.88 retirado desde 30.08.89 30

13 236 1972 16.09.88 03.10.88 retirado desde 12.08.92 31

14 239 1987 10.01.89 01.02.89 retirado desde 03.02.94 32

14 240 1988 10.01.89 01.02.89 retirado desde 17.01.92 33

14 - 1989* 10.01.89 Satlite geodsico

15 - 2022 31.05.89 04.07.89 retirado desde 23.01.90 34

15 - 2023 31.05.89 15.06.89 retirado desde 18.11.89 35

15 - 2024* 31.05.89 Satlite geodsico

16 242 2079 19.05.90 20.06.90 retirado desde 17.08.94 36

16 228 2080 19.05.90 17.06.90 retirado desde 27.08.94 37

16 229 2081 19.05.90 11.06.90 retirado desde 20.01.93 38

17 247 2109 08.12.90 01.01.91 retirado desde 10.06.94 39

17 248 2110 08.12.90 29.12.90 retirado desde 20.01.94 40

17 249 2111 08.12.90 28.12.90 retirado desde 15.08.96 41

18 750 2139 04.04.91 28.04.91 retirado desde 14.11.94 42

18 753 2140 04.04.91 28.04.91 retirado desde 04.06.93 43

18 754 2141 04.04.91 04.05.91 retirado desde 16.06.92 44

19 768 2177 30.01.92 24.02.92 retirado desde 29.06.93 45

19 769 2178 30.01.92 22.02.92 parte de la constelacin 46



20 772 2205 30.07.92 29.08.92 retirado desde 27.08.94 49

20 774 2206 30.07.92 25.08.92 retirado desde 26.08.96 50

21 773 2234 17.02.93 14.03.93 retirado desde 17.08.94 51



















27 778 2324 14.12.95 reserva parte de la constelacin 70


Cada satlite GLONASS describe una rbita circular a 19100 Km respecto a la superficie terrestre con una inclinacin de 64.8. El periodo orbital es de 11 horas y 15 minutos. La configuracin del sistema GLONASS proporciona datos de navegacin a usuarios que se encuentren incluso por encima de los 2000 Km sobre la superficie terrestre.

3.1MODO DE FUNCIONAMIENTO

Para realizar posicionamiento en 3D, medir velocidades y realizar referencias de tiempo, el sistema GLONASS emplea radioseales transmitidas de forma continua por satlites. Cada satlite de la constelacin transmite dos tipos de seal: L1 de precisin estandar (SP) y L2 de alta precisin (HP). Se emplea el sistema de mltiple acceso por divisin en frecuencia.Esto significa que cada satlite transmite seales en su propia frecuencia, lo que permite su identificacin.

Las frecuencias de estas portadoras vienen dadas por la expresin:

(MHz)

Donde K es un valor entero entre -7 y +12, Z=9 para L1 y Z=7 para L2, con lo que la separacin entre frecuencias contiguas es de 0.5625 MHz para L1 y 0.4375 MHz para L2. Los valores empleados para K son:

Hasta 1998: entre 0 y 12

De 1998 hasta 2005: entre -7 y 12

A partir del 2005: entre -7 y 4

Si bien estos valores pueden ser modificadas en circunstancias excepcionales. Existen satlites que transmiten a la misma frecuencia, pero estn situados en las antpodas, por lo que no pueden ser vistos simultneamente por un usuario.

El receptor GLONASS recibe seales de navegacin de al menos cuatro satlites y mide sus pseudodistancias y velocidades. Simultneamente selecciona y procesa el mensaje de navegacin incluido en la seal de navegacin. El ordenador del receptor procesa toda la informacin recibida y calcula las tres coordenadas de posicin, las tres componentes del vector velocidad y el tiempo.

3.2SISTEMAS DE TIEMPO Y CDIGOS DEL SISTEMA Todos los satlites del sistema GLONASS estn equipados con relojes de cesio que son corregidos dos veces al dia, lo que permite una precisin de 15 nanosegundos en la sincronizacin de tiempos de los satlites respecto al Sistema de Tiempos GLONASS. El Sistema de Tiempos GLONASS (GLONASST) es generado en la Central de Sincronizacin de Tiempos de Mosc, cuyos relojes de hidrgeno tiene una variacin diaria inferior a 5x10E(-14). El sistema GLONASS proporciona referencias de tiempo en el Sistema de Tiempos GLONASS, mantenido en Mosc y en el sistema UTC (CIS), mantenido en el Centro Meteorolgico Principal del Servicio Ruso de Tiempos y Frecuencias de Mendeleevo (VNIIFTRI). La introduccin del UTC en lugar del TAI (Tiempo Atmico Internacional) se debe a que el TAI es un sistema de tiempo continuo que no tiene en cuenta la disminucin de la velocidad de la tierra respecto al Sol, que en la actualidad implica 1 segundo al ao, lo que significara un problema para la sincronizacin con el da solar. El tiempo GPS (GPST) no es incrementado un segundo cada ao, por lo que la diferencia de tiempos GLONASS y GPS no es igual cada ao.

CDIGOS

Al igual que el sistema GPS, cada satlite modula su frecuencia portadora L1 con dos cadenas de secuencias PRN ( Cdigo C/A para uso civil y cdigo P para uso militar ) sumadas mdulo 2 con el mensaje de navegacin. La portadora L2 es modulada exclusivamente por la suma mdulo 2 del cdigo P y el mensaje de navegacin. Los cdigos C/A y P son iguales para todos los satlites, por lo que no permiten la identificacin de los satlites como ocurre en GPS.

Cdigo C/A:

Se trata de un cdigo PRN ( Ruido pseudoaleatorio ) generado mediante un registro de desplazamiento de 9 bits, lo que proporciona un longitud de 511 chips. Este cdigo se transmite a 0.511 Mchips/s, por lo que se repite cada 1 ms. Esto produce componentes de frecuencia no deseados a intervalos de 1 KHz que pueden dar lugar a correlaciones cruzadas no deseables entre fuentes de interferencias. No existe posibilidad de correlaciones cruzadas entre seales de distintos satlites debido a que emplean frecuencias distintas (FDMA). Tiene las caractersticas necesarias de autocorrelacin, y se elige un cdigo corto para permitir la rpida adquisicin del cdigo por parte del usuario. La velocidad de transmisin implica que un chip tarda 1.96x10E(-6) segundos en transmitirse, lo que significa 587 metros.

Cdigo P:

Se trata de un cdigo PRN secreto dedicado al uso militar, por lo que la informacin disponible sobre ste cdigo es poca y ha sido obtenida tras el anlisis realizado por organizaciones independientes. Es un cdigo generado mediante un registro de desplazamiento de 25 bits, por lo que la longitud es de 3355431 chips. Se transmite a 5.11 Mchips/s y se repite cada 1 s, ya que est truncado.

El cdigo P es mucho ms largo que el C/A y tambin presenta caractersticas de autocorrelacin. Se producen componentes de frecuencia no deseables a intervalos de 1 Hz, pero los problemas de correlaciones cruzadas no son tan importantes como en el cdigo C/A. Evidentemente, al igual que sucede con el cdigo C/A, no existe posibilidad de correlaciones cruzadas entre distintos satlites.

El cdigo P gana en propiedades de correlacin respecto al C/A, pero pierde en cuanto a propiedades de adquisicin ya que hay 511 millones de cambios de fase posibles. Para solucionar este problema se emplea el cdigo C/A, que es adquirido previamente para reducir el nmero de posibilidades y permitir de este modo la adquisicin del cdigo P de forma ms rpida. Esto es posible debido a que el cdigo P se transmite exactamente a una velocidad 10 veces superior a la del cdigo C/A, por lo que no es necesario el empleo de la palabra HOW utilizada en GPS.

El mensaje de navegacin

A diferencia del GPS, el GLONASS emplea dos mensajes de navegacin diferentes que van sumados en modulo 2 a los cdigos C/A y P respectivamente. Ambos mensajes de navegacin son transmitidos a 50 bps, y su funcin primaria es la de proporcionar informacin a cerca de las efemrides de los satlites y la distribucin de los canales.

La informacin contenida en las efemrides permite al receptor GLONASS conocer exactamente la posicin de cada satlite en cada momento. Adems de las efemrides, en el mensaje de navegacin hay otro tipo de informacin como:

Cronometraje de pocas.

Bits de sincronizacin.

Bits de correccin de errores.

Estado de salud del satlite.

Edad de los datos.

Bits de reserva.

Tambin puede ser incluida informacin que permita el uso de los sistemas GPS y GLONASS simultneamente (offset entre los sistemas de tiempos respectivos, diferencias entre los modelos WGS-84 y PZ-90, etc...)

El mensaje de navegacin C/A

Cada satlite GLONASS emite un mensaje de navegacin C/A constituido por una trama que a su vez est formada por 5 subtramas. Cada subtrama contiene 15 palabras de 100 bits cada una. Cada subtrama tarda 15 segundos en ser emitida, por lo que una trama completa es emitida cada 2.5 minutos.

Las tres primeras palabras de cada subtrama contienen las efemrides propias del satlite, y llegan al receptor cada 30 segundos. El resto de palabras contiene informacin de efemrides aproximadas del resto de satlites de la constelacin (almanaque). Cada subtrama tiene la informacin del almanaque de 5 satlites, por lo que es necesario leer todas las subtramas para conocer las efemrides aproximadas de todos los satlites, lo que lleva 2.5 minutos. Mediante el almanaque, el receptor puede localizar rpidamente los satlites ms apropiados, captarlos y leer sus efemrides exactas para proceder a realizar las medidas con toda precisin.

Al igual que en GPS, las efemrides tiene varias horas de validez, por lo que el receptor no necesita estar leyendo continuamente el mensaje de navegacin para calcular la posicin exacta.

El mensaje de navegacin P

No existen publicaciones oficiales sobre el cdigo P, pero diversas organizaciones e investigadores individuales han estudiado este mensaje y han publicado sus resultados.Cada satlite GLONASS emite una trama formada por 72 subtramas. Cada subtrama contiene 5 palabras de 100 bits. Una subtrama tarda 10 segundos en ser emitida, por lo que la trama completa tarda 12 minutos en ser emitida.

Las tres primeras palabras de cada subtrama contiene las efemrides detalladas del propio satlite, por lo que estas llegarn al receptor cada 10 segundos una vez establecida la recepcin. El resto de palabras contienen el almanaque de los dems satlites, y es necesario leer las 72 subtramas para tener la informacin de todos los satlites.

3.3DESARROLLO FUTURO DEL SISTEMA

Las autoridades rusas proyectan realizar ciertos cambios en el sistema GLONASS que afectaran tanto al segmento tierra, tcnicas diferenciales y segmento espacio.

Mejoras en el segmento tierra:

Ciertas ampliaciones proyectadas para el segmento tierra relacionadas con el sistema de control del tiempo/fase, permitirn una precisin de 100 ns para el sistema de tiempos GLONASS y de 1(s para UTC(CIS). Adems, el offset entre los sistemas de tiempo GLONASS y GPS ser insertado en el mensaje de navegacin para permitir la utilizacin conjunta de ambos sistemas. Ms tarde el centro de control GLONASS ser automatizado.

GLONASS diferencial:

A finales de los aos 70 comenz un Rusia la investigacin en el campo del sistema GLONASS diferencial, lo que significa que esta investigacin comenz al tiempo que se desarrollaba el sistema GLONASS. Los cientficos del Instituto Central de Investigacin de las Fuerzas Espaciales Rusas (TsNII VKS), el Instituto Ruso de Investigacin de Ingeniera de Vehculos Espaciales (RNII KP) y la Corporacin Cientfica de Produccin de Mecanismos Aplicados (NPO PM) tomaron parte activa en esta investigacin.

Pero, debido a diversas causas, la implementacin del sistema GLONASS diferencial en Rusia no lleg a su fin. La falta de disponibilidad selectiva en el GLONASS fue decisiva para que esto ocurriera, ya que la precisin estandar del sistema resultaba suficiente para los usuarios rusos.

En 1990-91 los trabajos en este campo volvieron a revitalizarse debido a extensin del sistema DGPS incluso en territorio ruso y a que ciertas compaas extranjeras mostraron gran inters en introducirse en el mercado ruso de equipamiento.

Bajo estas circunstancias, el inters de los usuarios rusos y de los fabricantes de equipos diferenciales aument considerablemente y los trabajos para la creacin de estaciones diferenciales para diversas aplicaciones se aceleraron.

Actualmente est en proyecto la creacin de sistemas diferenciales de rea local (LADS) y de rea regional (RADS) para el control del trfico areo y martimo, pero debido a la necesidad de canales especficos para la transmisin de las correcciones diferenciales, su uso por parte de usuarios particulares es problemtica.

En Rusia existe la tendencia a crear una red de sistemas diferenciales departamentales orientada a usuarios especficos. Estos sistemas son los LADS pero sus zonas operativas no cubren la totalidad del territorio ruso. Una posible solucin sera incrementar el nmero de LADS para dar servicio a la totalidad del territorio, pero resulta demasiado caro. Por este motivo existen propuestas para emplear otro tipo de sistemas diferenciales.

En 1994, el Instituto Central de Investigacin de las Fuerzas Espaciales Rusas junto con el Centro de Coordinacin de Informacin Cientfica de las Fuerzas Espaciales Rusas (KNITs VKS) llevaron a cabo el proyecto del futuro sistema diferencial ruso en el que se emplearan las infraestructuras de las bases de tierra del Complejo Ruso de Control de Vehculos Espaciales. Este sistema diferencial sera capaz de dar servicio a la prctica totalidad de usuarios en Rusia.

Para poder alcanzar los requerimientos necesarios, surge el concepto UDS (United Differential System), a fin de que el desarrollo de los WADS (Wide Area Differential System) y LADS en Rusia no se hagan aisladamente unos de otros. El UDS determina que el sistema diferencial ruso debe tener una estructura con tres niveles que incluyen a los sistemas WADS, RADS y LADS. Cada nivel del UDS es el sistema autnomo llevando a cabo sus tareas.

El primer nivel del UDS es el WADS y mediante las estaciones diferenciales de este 1er nivel se pueden realizar las siguientes tareas:

Recoger y procesar los datos recibidos de las estaciones de monitorizacin, las estaciones diferenciales del 2 y 3er nivel, para corregir los parmetros del modelo regional de la ionosfera, efemrides, correcciones del reloj y datos de integridad.

Transmitir la informacin del WADS necesaria a las estaciones diferenciales del 2 y 3er nivel o directamente a los usuarios.

Interaccin entre el WADS y el Centro de Control GLONASS.

El nmero necesario de estaciones de 1er nivel est entre 3 y 5, y la precisin lograda en un rea de radio entre 1500 y 2000 Km es de entre 5 y 10 metros. Para la red de estaciones diferenciales de 1er nivel es posible la utilizacin de la infraestructura del Complejo Ruso de Control de Vehculos Espaciales.

El segundo nivel del UDS es el RADS, que ser creado para cubrir regiones desarrolladas con un buen nmero de usuarios y con cierta capacidad econmica. Las estaciones RADS pueden ser situadas en zonas con trfico intenso (areo, terrestre o martimo), zonas con condiciones meteorolgicas adversas etc...

La precisin obtenida es de entre 3 y 10 m en un rea de radio 500 Km.

El tercer nivel es el LADS, que ser desarrollado en regiones especficas para proporcionar aplicaciones econmicas, cientficas o de defensa. Tambin se podr, entre otras cosas, realizar trabajos departamentales especiales como el postprocesado de datos. Las estaciones LADS permitirn una precisin de decmetros en un rea en torno a varias decenas de Km. El LADS puede ser creado en versin mvil. El 3er nivel incluye tambien los pseudolitos.

Se esperaba que el desarrollo de las RADS y LADS se llevara a cabo entre 1996 y 1997, y despus seran integradas en el UDS entre 1998 y el 2000.3.4GLONASS + GPSEn la actualidad, de los sistemas de posicionamiento por satlite, existen dos que son de similar fundamento terico: Uno el conocido como GPS, propie

GPS (1)

Documents

Transcript of GPS (1)