GPS Sistema de Posicionamiento Global.

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- Mediciones de desviación de fase portadora.

Se puede obtener una mejor exactitud al medir distancias hasta los satélites observando las desviaciones de fase de las señales de GPS. En este enfoque, se observa la desviación de fase de la señal que ocurre desde el instante en que es transmitida por el satélite, hasta que es recibida en la estación terrestre. Este procedimiento que es similar al usado por los instrumentos de MED (Medición Electrónica de Distancias [Véase 1a sección 6.19]), arroja el ciclo fraccionado de la señal desde el satélite hasta el receptor6. Sin embargo, no considera el número de longitudes de onda completas o ciclos que ocurrieron & medida que la señal viajaba entre el satélite y el receptor. Este número se llama ambigüedad entera o simplemente e ambigüedad. A diferencia delos instrumentos de MED, cl GPS utiliza comunicación de un sola vía, pero como los satélites se están moviendo y así sus distancias están cambiando constantemente la ambigüedad no puede determinarse simplemente transmitiendo frecuencias adicionales.

- Errores en las observaciones con GPS.

Las ondas electromagnéticas pueden ser afectadas por varias fuentes de error durante su transmisión Algunos de los errores más grandes incluyen (1) los sesgos de los relojes del satélite y del receptor y (2) la refracción ionosférica y troposférica. Otros errores en el trabajo con el GPS provienen de (a) los errores en las efemérides del satélite, (b) las trayectorias múltiples, (c) el centrado deficiente del instrumento, (d) las mediciones de la altura de la antena, (e) la geometría del satélite, y (f) antes del 1 de mayo de 2000, la disponibilidad selectiva. Todos estos errores contribuyen al error total de las coordenadas obtenidas del GPS en las estaciones terrestres. Estos errores se estudian en las siguientes subsecciones.

- El sesgo del reloj.

Dos errores ya estudiados en la sección 13.5 fueron los sesgos de los relojes de los satélites; del receptor. El sesgo del reloj del satélite puede modelarse aplicando consientes que son parte del mensaje transmitido usando el polinomio.

- La refracción.

Como se estudió en la sección 6.18, 1as velocidades delas ondas electromagnéticas cambian a medida que atraviesan los medios con diferentes índices de refracción. Generalmente la atmósfera se subdivide en regiones. Las subregiones de la atmósfera que tienen composición y propiedades similares se conocen como esferas. Las capas límite entre las esfera se llaman pausas. Las dos esferas que tienen el máximo efecto sobre las señales del GPS son la troposfera y la ionosfera. La troposfera es la parte inferior de la atmósfera, y generalmente se considera que existe hasta una altura de 10 a 12 km. La tropopausa separa la troposfera de la estratosfera. La estratosfera llega hasta aproximadamente 50 km. La refracción combinada en la estratosfera, la tropopausa y la troposfera se conoce como refracción troposférica. Hay otras varias capas de la atmósfera arriba de 5O km pero la que es de más interés para el trabajo con el GPS es la ionosfera. Que se extiende de 50 a 1500 km arriba de 1a Tierra. A medida que las señales del GPS atraviesan la ionosfera y la troposfera, las señales se refractan. Esto produce errores en las distancias similares a los errores de sincronización, y es una de las razones por las cuales las distancias observadas se denominan seudodistancias.

- Otras fuentes de error.

Otras varias fuentes de error más pequeñas contribuyen a los errores de posición de un receptor. Entre éstos se cuentan (1) errores en las efemérides de satélites; (2) errores por trayectorias múltiples; (3) errores en el centrado de la antena sobre una estación: (4) errores en la medición de la altura de la antena sobre el punto; y (5) errores debidos a la geometría del satélite.

- Geometría de los satélites observados.

Una fuente de errores adicional importante en los levantamientos con GPS tiene que ver con la geometría de la constelación de satélites visible en el momento dela observación. Esto es similar ala situación en los levantamientos tradicionales, en donde la geometría dela red delas estaciones terrestres observadas afecta la exactitud de las posiciones calculadas. La figura 13.11 ilustra las geometrías de satélites de máxima precisión e imprecisa. Como se muestra en la figura 13.11(a), los ángulos pequeños entre las señales entrantes de los satélites en la estación receptora producen una configuración geométrica imprecisa ya Generalmente conducen a errores mayores en la posición calculada del GPS.

- Métodos GPS Cinemáticas en Tiempo Real.

También pueden emplearse métodos similares al DGPS con las ediciones de la desviación de fase portadora para eliminar errores. El procedimiento, llamado Levantamientos GPS cinemáticas en tiempo real (RTK: Real-Time Kinematics) (véase la sección 14.25), nuevamente requiere el uso simultáneo de dos o más receptores. Las señales deben ser recolectadas simultáneamente por todos los receptores de cuando menos cuatro de los mismos satélites a través del proceso de medición completo. Aunque pueden usarse receptores de una sola frecuencia, el levantamiento GPS-RTK funciona mejor con los receptores de frecuencia dual. El método entrega posiciones con una exactitud de unos cuantos centímetros, lo que lo hace adecuado para la mayoría de los propósitos de topografía, cartografía y estancamiento.

- Posicionamiento Relativo.

Las posiciones del GPS más precisas se obtienen actualmente usado las técnicas de posicionamiento relativo. En forma similar tanto al DGPS como al GPS-RTK este método elimina la mayoría de los errores anotados en la tabla 13.2 utilizando las diferencias ya sea en la distancia de código o en la distancia de la fase portadora. El objetivo del posicionamiento relativo es obtener las coordenadas de un punto en relación con otro punto.

- Diferenciación individual.

Como se ilustra en la figura 13.13(a), la diferenciación individual incluye ei restar dos observaciones simultáneas hechas para un satélite desde dos puntos. Esta diferencia elimina el sesgo del reloj del satélite y las refracciones ionosférica y troposférica de la solución. También eliminarían los efectos de la SA (disponibilidad selectiva) si se activara.

- Diferenciación doble.

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