Sistema GPS Magellan Promark X y Promark X-CM

SISTEMA GPS MAGELLAN PROMARK X-CM
Sistema GPS Magellan Promark X
Promark X-CM
Descripción del Sistema.
El sistema GPS Promark X-CM consiste de un receptor GPS de alto rendimiento, en
caja de polivinil de alta presión, conjuntamente con las baterias pantalla, teclado para
entrada de datos, y antena. El sistema Promark X de Ashetch/ Magellan, es similar a un
navegador, ligeramente mas grande, pero a diferencia de éstos, el Magellan Promark X,
y el Magellan ProMark X-CM, tienen 4 Megabytes de memoria interna, para almacenar,
lecturas de datos en bruto, y posteriormente descargarlos y procesarlos en forma
diferencial para así eliminar la mayoría de los errores que se cometen en las
observaciones GPS. Desde el punto de vista operativo ambos receptores son iguales,
pero el Promark X-CM tiene además de observación de código CA, observación de fase,
que nos permite realizar cálculos al milímetro mediante el pos proceso diferencial.
La caja del instrumento, es de construcción
extra fuerte, y en su origen de diseño militar, y
continúa siendo la misma de la primera generación
de éstos receptores, pero su contenido, es decir, sus
componentes electrónicos internos y algoritmos GPS
son la última expresión en ésta tecnología.
Este receptor es uno de los pocos, que existen
en el mercado, que permiten pos proceso Diferencial
GPS y son autocontenidos, es decir, en el mismo
instrumento, tenemos el teclado, antena, baterias y
pantalla. El teclado nos sirve para la selección de
operaciones y para la entrada de datos. Su antena
desmontable es del tipo quadrifilar, de alta ganancia
y muy ligera. Para trabajos dinámicos se desmonta y
conecta a un cable de antena que se suple con el
instrumento, en ésta forma para trabajos dinámicos
caminando o en vehículo, se puede montar sobre un
bastón topográfico. En el modelo Promark X-CM,
se debe conectar la antena externa con plano de
tierra, que evita la multireflección de la señal del
satélite para obtener precisiones milimétricas.
El display de cristal líquido LCD, nos
permite leer con comodidad los datos de navegación
o control y establecer el tiempo necesario a emplear
en nuestras observaciones, de acuerdo a la precisión
deseada.
El contraste es ajustable, para en lugares de mucho
calor, compensar el oscurecimiento que el mismo
ocasiona en la pantalla de cristal líquido. También
dispone de iluminación nocturna, para en sitios con
poca o ninguna luz, poder realizar observaciones GPS.
Equipado con baterias internas AA nos permite trabajar bajo cualquier situación.
Para observaciones largas y trabajos de muchos puntos, siempre se recomienda la batería
externa de 12 voltios, pero en caso de no disponibilidad de la bateria externa, o que la
misma se haya descargado inadvertidamente, los receptores Magellan ProMark se puden
utilizar por varias horas con un solo cajetin de baterias frescas. Fuera de este uso, se
recomienda siempre que el receptor esté dotado de baterias con carga, para que en ésta
forma, su batería interna de Litio, que mantiene la memoria de datos, tenga un minimo
desgaste.
Las teclas encontradas en el teclado del receptor son las siguientes:
POWER ON La tecla de Power se utiliza para encender y apagar el instrumento
SETUP Esta tecla configura la mayoria de las
opciones del instrumento y establece parametros para
casi todas sus funciones.
AUX
Algunas funciones no cubiertas en SETUP
se configuran y arrancan por aquí.
DIF
Establece la modalidad de medición que
deseamos realizar
ENTER Confirma entrada de datos o activación de
función
CLR
Limpia datos de entrada
= Flechas de direccion hacia la derecha y hacia
abajo.
Veremos con detalle cada una de estas funciones.
Encendido de Receptor
Presionando la tecla de Power, el receptor encenderá y después de mostrar el Logo de
Magellan, entrará en la etapa de búsqueda de satélites. Una vez que tiene enganchados
tres o más satélites muestra la posición en el sistema de Coordenadas que se definió. Por
defecto nos mostrará coordenadas LAT/LONG en el Datum WGS84
FUNCIONES DE SETUP
Por medio de las funciones de SETUP podemos configurar los parámetros
necesarios en cada uno de los sistemas de navegación o adquisición de datos.
Setup tiene 19 funciones, las cuales se llaman presionando Setup, entrando el número de
la función deseada y presionando ENTER, y aparecerán los parámetros de dicha función.
Las flechas verticales y horizontales del teclado nos permiten operar el mismo, con cierta
automaticidad, por ejemplo una vez concluida la configuración para SETUP 1 deseo
entrar en SETUP2, simplemente piso la flecha vertical e incrementará el número de la
función, y nos podemos mover en forma cómoda por las
funciones de setup. Una vez que se llega a la ultima
función aparecerá de nuevo la primera, asi que si nos
pasamos sin darnos cuenta, seguimos presionando la flecha
hacia abajo, y haciendo un tour por todas las finciones
encontraremos la de interés. La tecla de flecha horizontal,
cuando nos la encontramos en la parte derecha de cualquier
pantalla, indica que presionando la misma van a aparecer
nuevas opciones para las entradas de esa pantalla. También
en la entrada de cantidades, la flecha horizontal, nos permite
movernos sobre las diferentes posiciones desde izquierda
hacia la derecha o viceversa, de dicho número.
SETUP1
Posición Inicial
Esta función del receptor se utiliza para entrar Coordenadas aproximadas del punto
incial. En general se usa sólo cuando el receptor es nuevo y se opera por primera vez, o
en casos de borre completo de la memoria, o cuando nos desplazamos mas de 500 km del
último lugar donde tomamos la posición. La idea es en cierta forma ayudar al receptor
para que se ubique y calcule su posición, pero de todas formas incluso sin entrar la
posición inicial, el receptor tardará como máximo 15 minutos y nos dará las coordenadas
correctas del lugar.
SETUP2
Condiciones para la altura
El receptor GPS trabaja generalmente en 3D, es decir en las tres dimensiones, para lo
cual necesitará cómo mínimo cuatro satélites para poder calcular las coordenadas y la
altura. Pero puede haber casos, por las obstrucciones del lugar en que sea imposible
recibir cuatro satélites, pero sin embargo se pueden recibir tres. En éstos casos se fija la
altura con una aproximada del lugar, y se le especifica al receptor que trabajamos en 2D,
para lo cual la recepción de tres satélites será suficiente para fijar una posición. También
existe la posibilidad de trabajar en la modalidad AUTO, es decir con tres satélites, no
calcula la altura, sino que toma la existente en la última posición, y si recibe cuatro a más
satélites, calculará la nueva altura.
SETUP3
Hora y Fecha
La hora GPS es aproximadamente igual a la UTC, es decir a la hora en Greenwich, sólo
se diferencia algunos segundos. Si desea la hora UTC, no hay que entrar a la función,
pero si deseamos hora Local bien sea del tipo militar, 24 horas, con la modalidad
AM/PM, se lo especificaremos al receptor y le entraremos la diferencia horario con
UTC. Asimismo entraremos la fecha en el orden de entrada que n o señala la pantalla
del receptor.
SETUP4
Máscara de Elevación
Para minimizar los errores provenientes de la refracción Ionosférica y Troposférica, es
necesario establecer un angulo de 10 grados en el horizonte, en forma tal que los satélites
que se encuentren bajo ese ángulo
son ignorados. Pueden existir casos
en que por deficiencia del número de
satélites deseemos bajar el ángulo y
recibir satélites adicionales, a costa
de errores extra en nuestras
observaciones.
SETUP5
Rata de Medición
Establece la rata de medicion a los
satélites. En GPS se denomina
época, a una medición o muestreo de
los satélites que el receptor tiene a la
vista. En esta forma podemos decir una rata de época de 2 segundos, indica que cada dos
segundos se va a realizar una medición de los satélites y que los datos se guardan en
memoria, fuera de mostrar la posicion en la pantalla. Cuando se toman observaciones
para posteriormente realizar un Pos Proceso Diferencial, es conveniente que la rata de
epoca del receptor Base
Sea la misma del Rover o Remoto.
SETUP6
Temporizador
Por medio de ésta función, se pueden abrir sesiones en forma automáticas,
preprogramadas. Al llamar la función nos va a pedir la hora en que el receptor va a
iniciar la sesión y la duración de la misma. En la práctica es un dispositivo que raramente
se usa, al menos que se desee encomendar el receptor GPS a una persona que no tiene
idea alguna de su uso, y en todo caso es un riesgo.
SETUP7
Puertos de Datos
El Magellan Promark dispone de dos puertos de comunicación que pueden ser
utilizados para:
NMEA ........ Nautical Marine Electronic Asociation. Salida de Datos
COMM
........ Descarga de Datos al PC
LOG ........................Envio directo de datos al PC como Base
RTCM .................. Entrada de corrección Diferencial en tiempo Real
OFF........................ Puerto desactivado
Asimismo una vez asignado el puerto a una misión específica, se debe establecer la
velocidad de comunicación que en nuestro receptor va desde 600 hasta 38.400 baudios.
SETUP8
Sistema de Coordenadas
En todo sistema Cartográfico o de Navegación es necesario establecer un sistema de
coordenadas, que sea cónsono con el utlizado en las cartas o en la base de datos del
mismo. El Magellan Promark le permite trabajar en diez sistemas de coordenadas
distintos, pero para nosotros en Venezuela son de interés solamente las Coordenadas
Geográficas y las Coordenadas planas UTM. Podemos ver en nuestro menu coordenadas
para Inglaterra, Zuisa, Irlanda y otros paises, las cuales no tienen relación alguna con
nuestras cartas.
En caso de que seleccionemos Lat/Long, es decir coordenadas geográficas,
tenemos la opción de que nos las muestre en:
Grados, minutos, milésimas de minuto
Grados, minutos, segundos
Grados, minutos, segundos,
decimas y centécimas de segundo.
Las últimas es decir Grados Minutos Segundos
Décimas Centécimas de segundo, son las más
usadas por los topógrafos y cartógrafos, por lo
tanto será la selección más conveniente para
nuestro ambiente.
En el caso de trabajar con Coordenadas
UTM , Proyección Mercator Transversal
Universal, el propio receptor indicará en forma
automática la zona UTM que le corresponde a las
coordenadas Norte y Este.
SETUP9
Datum de los Mapas
El concepto de Datum está asociado al modelo matemático que tenemos para la tierra, el
cual involucra un modelo elipsoidal, un punto o puntos de referencia u origen en el país,
y otros elementos más complejos cómo son el geoide, y el ITRFS . En ésta función,
aparaecerá una larga lista de los Datum mundiales disponibles pero en realidad para
Venezuela los Datum de interés son, el SAM56 que corresponde al Datum Provisional
SudAmerican Datum de 1956 que es La Canoa, y el Datum WGS84 que es el Datum
nativo del GPS sin ninguna transformación aplicada. Es de hacer notar que el Datum
SAM56, La Canoa, en el Promark fue calculado con unos coeficientes promedio para
Sud America, que si bien genera coordenadas con exactitud suficiente para Navegacion,
no es representativo para aplicacione GPS donde se deseen posiciones más precisas. En
tales casos se debe seleccionar el Datum USER DEFINE o datum definido por el usuario
y entrar los coeficientes recomendados por Cartografia Nacional, los cuales son los
siguientes:
Delta a :
Del f x 10-4:
Delta X:
Delta Y:
Delta Z:
-251
-0.14192702
-270.9
115.6
-360.2
Con estos coeficientes ganamos unos metros en
exactitud y nuestras observaciones se centrarán
alrededor del punto correcto.
No podemos dejar de mencionar que por dispocision
de CN el Datum La Canoa, dejó de ser el Datum
oficial para Venezuela a partir del 4 de Junio de
1999, y que lo reemplazó el nuevo datum REGVEN
enmarcado dentro de la Red GPS para Latino
America, denominada SIRGAS. Para obtener coordenadas en el sistema REGVEN es
suficiente seleccionar el Datum WGS84, ( realmente
REGVEN trabaja en GRS80 ), que está disponible en
el receptor.
SETUP10
Tipo de Altura
En GPS, disponemos de varios tipos de Altura:
MSL ( Mean Sea Level ) o Altura sobre el nivel del
mar
HAG ( Height Above Geoid ) Altura Geoidal
HAE ( Height Above Elipsoid ) Altura Elipsoidal
Para nuestro sistema cartográfico, la altura de interés
será la Altura sobre el nivel del mar, también denominada, altura ortométrica, la cual se
genera aplicando el modelo geoidal global que el Promark tiene en memoria, a la altura
elipsoidal.
SETUP11
Unidades para la Altura
Seleccionamos las unidades para la altura que pueden ser en pies o en metros.
SETUP12
Declinación Magnética
Cuando el Promark trabaja en forma dinámica, o en
navegación para ir hacia un lugar determinado, nos muestra
una dirección acimutal en la pantalla. En esta pantalla
decidimos si queremos que la direccion acimutal esté o no
correjida por la declinación magnética del lugar. En otras
palabras, activamos Norte Franco, con corrección de
declinación magnética del lugar, o Norte Magnético, es
decir el Norte que nos mostraría una brújula.
SETUP13
Unidades de Distancia
Seleccionamos las unidades de distancia.
SETUP14
Modalidad de Ruta
Establece la modalidad de ruta, directa o inversa, es decir que cuando navegamos hasta
un lugar con una ruta determinada, podemos invertir la secuencia de puntos visitados para
regresar al punto de origen.
SETUP15
Promediador de Velocidad
En ciertos vehículos, como veleros, lanchas, y otros, la velocidad puede que sea
inestable, por la propia inclinación de las antenas en los mástiles o por ráfagas de viento,
en esos casos indicamos al receptor que nos muestre en la pantalla el promedio en el
tiempo que en ésta función seleccionemos.
SETUP16
Ahorrador de Batería
Cuando se activa, es decir se pone en ON, el receptor se apagará, si usa pilas internas,
después de dos minutos que calculó la posición. En general se recomienda usar baterías
externas para trabajo de colección de puntos donde se desee estar períodos prolongados
de tiempo.
SETUP17
Control del beeper
El Promark emitirá un sonido “beep”, cada vez que se presione una tecla, fijar una nueva
posición, por batería baja o por PDOP muy alto. Esta entrada nos permite activar o
desactivar el dispositivo.
SETUP18
Control de la Pantalla
Nos permite ajustar el contraste e intensidad de luz nocturna en la pantalla LCD.
SETUP19
Orden de la Fecha
En USA y otros paises, es frecuente en la lectura de fecha, que el mes se encuentre antes
del dia. En nuestros paises latinos por lo general la fecha va en el siguiente orden:
Dia, mes, año
La función nos permite cambiar la entrada de la fecha en el orden deseado.
FUNCIONES AUXILIARES
Las funciones de la tecla AUX se accesan y utilizan de forma similar a las de SETUP,
funcionalmente no hay diferencias en el uso de estas funciones respecto a la forma de
llamarlas o entrarles datos, o buscar opciones dentro de las mismas.
AUX1
Estado de la Recepción
Nos muestra una pantalla con el estado del DOP, satélites enganchados, por número
PRN, y la intensidad de la señal de cada uno de ellos.
AUX2
Disponibilidad de Satélites
Realiza un cálculo de la disponibilidad de satélites en el lugar especificado, que en
general es el mismo que
tenemos en la pantalla. Tarda
aproximadamente un par de
minutos, y una vez
comenzada la rutina, receptor
quedará sin control hasta
terminar el cálculo, es decir,
la rutina de cálculo una vez
comenzada, no podrá ser
detenida hasta el final de la
misma, al menos que se
apage el receptor.
AUX3
Estado de los Satélites
Nos muestra en forma tabular
y gráfica los satélites disponibles al momento y las principales características de cada uno
de ellos.
AUX4
Ver Datos
Se pueden ver los diferentes archivos de Datos que existen en la memoria del receptor.
Nos muestra el nombre, la adquisición de datos, y su tamaño. También nos muestra la
posición de cada una de las mediciones que realizó.
AUX5,
Entrada y Salida de Datos
Esta es una función sumamente importante, que permite la conección al PC y realizar la
descarga de puntos en el sistema de archivos del mismo. Una vez conectado el cable de
descarga de datos entre el Promark X y el computador, accionaremos las rutina de
descarga de datos en el MSTAR, y la pantalla del computador nos pedirá en activemos
AUX5 en el Promark para que el mismo entre en la modalidad de Slave o Esclavo, para
en esta forma el software del computador tomar control del Magellan.
AUX6
Proyección de Puntos de Ruta
El Promark puede calcular coordenadas de puntos remotos a una posición dada,
conociendo su distancia y acimut relativo al punto.
AUX7
Borrar Puntos de Ruta
Borra en forma global todos los puntos de ruta existentes, así como las rutas. Después de
salir de ésta función la memoria de los mismos quedará completamente vacía.
AUX8
Invertir Ruta
AUX9
Carga del Almanaque
Almanaque da una idea completa de donde la constelación GPS se encuentra, mediante
el mismo, los receptores conocen los satélites
que los circundan, y pueden calcular o
establecer los factores DOP tan importante son
en la evaluación primaria de la calidad de las
observaciones. En la misma forma los
receptores cada vez que enganchan en forma
coherente los satélites, se descargan las
efemérides del mismo, para calcular la
posición. La carga completa del Almanaque
con todos los mensajes de la constelación,
puede durar unos 14 minutos contínuos
aproximadamente.Antes de dicho tiempo,
cualquier posición en el display, si el receptor ha estado mucho tiempo guardado, puede
no ser tan precisa. Después de refrescado todo el mensaje, el receptor se usa
normalmente.
AUX10
Estado de la Memoria
Nos indica la cantidad de memoria disponible en el receptor
AUX11
Mantenimiento de Archivos
Permite editar archivos existentes en el receptor, renombralos, borrarlos y también borrar
en modo gl.obal todo el receptor, por lo que debemos considerar los parámetros de
SETUP, datum o proyeccion Usuario existentes en el receptor antes del borrado
completo de la memoria.
AUX12
Salida NMEA
Asignamos un puerto y velocidad a la salida de datos NMEA. Estos datos se usan para
navegar en un PC con un receptor GPS conectado al puerto serial. En el PC pudiese estar
activado una imagen de un GIS en la cual aparecería la posición cómo un punto que titila
dentro de la misma.
AUX 0
Soporte del Producto
Los teléfonos de Magellan / Ashtech en caso de necesitar soporte.
TECLAS DIF
Y OBSERVACIONES GPS
Las observaciones autónomas GPS adolecen de muchos errores, entre los que hay que
destacar los de geometria de la constelación o DOP, los de efemérides, de reloj,
troposféricos, ionosféricos, por ruido electrico y por multireflección de señal entre otros.
Debemos mencionar que el error inducido artificialmente por el Departamento de
Defensa de USA, denominado SA fue eliminado
la segunda semana de Mayo del 2000, cuando en
realidad se tenia para ello planeado el año 2006.
El factor DOP forma parte importante de la
filosofía del sistema. Dicho factor es mejor
cuanto menor sea el valor del mismo, y depende
en la forma cómo se encuentren los satélites
respecto a la antena del receptor. Si se encuentran
muy juntos en un solo lugar o muy expendidos en
el horizonte, la pirámide que forman los mismos
con el receptor, tomando la antena como vertice
de dicha piramide, no tendrá mucho volumen, y
el factor GDOP, o el PDOP será muy alto y las
observaciones tendrán más errores. Un buen
factor GDOP para medición debe estar por debajo
de 5.0. La mayoria de los errores mencionados arriba, pueden ser eliminados mediante el
pos Procesamiento Diferencial. La gran teoria en todo esto es, que en presencia de los
mismos satélites, los errores en dos lugares diferentes, son comunes. Por lo tanto, si
realizamos en forma simultánea observaciones en un lugar denominado BASE y otro
ROVER, y en la BASE fijamos las coordenadas, y en cada instante de tiempo anotamos
el error entre las coordenadas calculadas y las fijas, y posteriormente, las sustraemos de
las obtenidas al mismo tiempo en receptores ROVER, que funcionaron en forma
simultánea a la BASE, los resultados de esa Diferenciación, o coordenadas del Rover
estarán libres de errores.
Dependiendo del modelo, nuestras observaciones van a ser de Código o Fase o ambas. En
el modelo Promark X sólo se realizan observaciones de código C/A por lo que nuestra
precisión final será decimétrica, y en el Promark X-CM se observa el código C/A y la
fase en toda su longitud de onda, y obtenemos resultados milimétricos en la solución
final.
DIF1
Promediador Autonomo
En ésta modalidad, el receptor comenzará a realizar
observaciones y promediar las mismas en línea, es
decir, los resultados en la pantalla son el promedio
de todas las mediciones anteriores. En la pantalla
tendremos el promedio en posición, la desviación
estandar, y el número de observaciones.
Si bien éste resultado puede llegar a cierta
aproximación si incrementamos el tiempo de
observación, las coordenadas no están vinculadas a ningún sistema Local o Nacional en
particular, y desde el punto de vista legal, no son de interés. Quizás en sitios donde no
existan puntos de la Red Nacional para amarrarse, se puede realizar un projecto con éste
arranque Local.
DIF2
Diferencial Estacionario
Esta es la conocida y clásica metodología GPS denominada ESTATICA. En ésta forma,
dos o más receptores, realizan en
forma simúltanea observaciones por
cierto periodo de tiempo, para
posteriormente, cómo trabajo de
oficina, descargar la información de
ellos a un computador y realizar pos
proceso diferencial.
En éste MENU debemos presionar la
tecla ENTER varias veces para que el
receptor, comienze a guardar la
información. Cada punto puede llevar
un descriptor que se le da entrada por
el teclado, y uno o más códigos que
posteriormente pueden ser usados por
los sistemas de información
geográficos. El tiempo de
observacion en cada punto estático
depende en gran parte de la naturaleza
del receptor. En el modelo Promark X, entre cinco y diez minutos, arrojará una solución
mejor que medio metro, y más tiempo, no mejorará la SOLUCIÓN. Sin embargo en el
modelo Promark X-CM, donde hablamos
de milimetros, es necesario al menos 15 0
20 minutos en lineas cortas para resolver la
ambigüedad y tener resultados al
milimetro. En lineas de Base mayores de 3
km, debemos incrementar el tiempo 10
minutos por cada 5 kim adiconales para
llegar a lineas base de más de 20 km
donde posiblemente nos conformemos con
una solución decimétrica.
DIF3
Diferencial Móvil
En esta modalidad un receptor permanece
fijo en la Base, y el Remoto o Móvil, se
desplaza caminando o en un vehículo,
generalmente siguiendo alguna ruta pre
establecida. La metodología de descarga de datos al computador es similar a la que se
usa para el método Estático. Las precisiones obtenidas son en general mejor que un
metro, tanto en la posición cómo en la Cota, pudiendo en ocasiones si se realizan las
observaciones con buen PDOP y sin obstrucciones llegar a superar el decímetro. Al igual
que en las observaciones Estáticas existe la posibilidad de entrada de un Código en
cualquier momento de la observación.
DIF4
RTCM ----- Posicionamiento en Tiempo Real
Cómo anteriormente se mencionó, el procesamiento diferencial consiste en sustraer los
errores de observaciones realizadas simultáneamente por los receptores Base y Rover.
En tiempo Real queremos decir, que no se necesita del pos proceso, la base envía los
errores por medio de un transmisor, en un formato especial, que un receptor conectado al
Rover los interpreta y sustrae de las
observaciones del mismo. El formato
corrector de datos se denomina
RTCM, o Comision de Transmision
Electronica de la Marina. En nuestro
receptor pudiesemos obtener
resultados submétricos, si existiera una
base apropiada.
ERRORES
EN
GPS
Cómo todo sistema electrónico, el
sistema GPS puede presentar errores
adicionales a los especificados de
origen si no se usa adecuadamente. La
relación señal ruido en los receptores GPS es
sumamente importante para una correcta
interpretación del codigo PRN transmitido por
el Satélite. Debido a que la señal del satelite
trabaja a linea de vista, la misma puede ser
obstruida por edificios, vegetación muy densa,
en gargantas de agua, en el fondo de colinas,
fondos de quebradas y rios con cañon, etc. Por
lo tanto, si se desea una posición sin errores
adicionales por Multireflección de señal, ruido
en canales, y desconección de satélites, se
recomienda tomar posiciones en sitios despejados, y desde alli con brujula y telemetro
Laser o cintas metricas, dar posicion a los sitios donde los satelites GPS entran con
dificultad. Esta metodología le dará menos error que el tener una posición mala en
lugares donde no entran bien los satélites.