t - Universidad Politécnica de Madrid

TEMA 3
Métodos de posicionamiento
con GNSS en Geodesia,
Topografía y Geomática
Notas y gráficos de apoyo para a la asignatura Aplicación del GNSS en la geomática
Curso 2013-2014
Autores: Juan F. Prieto Morín y Jesús Velasco Gómez
Se puede hacer uso del material de esta obra siempre que se haga mención expresa de los autores, No se permite
un uso comercial de esta obra ni de las posibles obras derivadas ni de partes de ella. Versión T3-14/04
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1
Esta obra se acoge a licencia Creative Commons
No se permite un uso comercial de la obra original ni de las
posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se
debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra
original y citando esta obra.
Para citar esta obra:
Prieto, J., Velasco, J. (2014) “Métodos de posicionamiento con GNSS en Geodesia, Topografía y
Geomática”. Notas y gráficos de apoyo para a la asignatura Aplicación del GNSS en la
geomática. Curso 2013-2014. ETSI Topografía, Geodesia y Cartografía, UPM, Madrid.
119 pp.
2
OBSERVABLES GPS
Observables en las observaciones GPS:
• PSEUDODISTANCIAS (Códigos C/A y P)
• DIFERENCIAS DE FASE DE LAS
LONGITUDES DE ONDA PORTADORAS
L1 y L2
• {DIFERENCIAS DOPPLER D1 y D2}
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OBSERVABLES GPS
• Las medidas GPS se pueden considerar siempre como
algún tipos de DISTANCIAS
• Se describen dos tipos principales de ECUACIONES DE
OBSERVACIÓN:
• Modelo de ECUACIÓN DE PSEUDODISTANCIAS en CÓDIGO
• Modelo de ECUACIÓN DE MEDIDAS DE FASE de la postadora
• Ambos tipos de ecuación tienen términos lineales
sistemáticos:
•
•
•
•
Errores del RELOJ DEL SATÉLITE
Errores del RELOJ DEL OBSERVADOR-RECEPTOR
Retrasos IONOSFÉRICOS Y TROPOSFÉRICOS
MULTIPATH, CENTROS DE FASE, CALIDAD DE COMPONENTES
RECEPTOR - SATÉLITE, EFECTOS RELATIVISTAS ...
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Observables de código
Código transmitido por el satélite y recogido por el receptor
Réplica del código generada por el receptor
Resolución
del código:
3 m C/A
30 cm P?
Incremento de tiempo:
Pseudodistancia
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Pseudodistancia (P)=∆ t ·c
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PSEUDODISTANCIAS
• Es una ‘medida de la distancia’ entre el satélite y el
receptor
• Se comparan los códigos de la señal recibida y el
código que genera el receptor
• El desfase de tiempo necesario para alinear ambos
códigos, correlación,
correlación corresponde al tiempo de
propagación de la señal entre satélite y receptor
• Este retraso se transforma en distancia usando la
velocidad de la luz
• Se puede correlar únicamente códigos C/A y P
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POSICIONAMIENTO GPS POR CÓDIGO
RESUMEN
• Conocemos: la posición de los
satélites (órbitas transmitidas o
precisas).
• Observables: medidas de
pseudodistancias, P1, P2, P3 y P4 a
cada uno de los satélites.
• A partir de cuatro satélites como
mínimo se pueden obtener las
coordenadas de la antena (X,Y,Z) y
la desviación del reloj del receptor
con respecto a TGPS (t).
P2
P3
P4
P1
Precisión: 4 - 10 m
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POSICIONAMIENTO GPS POR CÓDIGO
Pseudodistancia: ¿Por qué no es la distancia real?
– Pseudodistancia (P) medida observable de código
– Distancia Real (ρ) desconocida
– La pseudodistancia (P) incluye la distancia real(ρ) entre el
satélite y el usuario más la desviación del reloj del satélite,
distorsiones atmosféricas, efectos relativistas, ruido del
receptor y desviaciones del reloj del receptor
– La desviación del reloj del satélite, las distorsiones
atmosféricas, los efectos relativistas se compensan mediante
la incorporación de ajustes determinísticos
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8
Ecuación de observación
• La expresión general para la técnica de pseudodistancias es:
P1 = ρ1 + c(τR − τS1) + Ι1 + Τ1 + rel1 + K1 + M1 +ε1
P2 = ρ2 + c(τR − τS1) + Ι2 + Τ2 + rel2 + K2 + M2 +ε2
…………….
…………….
donde
ρ = √ ( xs - xr )2 + ( ys - yr )2 + ( zs - zr )2
• siendo x, y, z las coordenadas en un sistema terrestre
convencional, ρ la distancia real, τ los estados de los relojes, Ι
el retraso por ionosfera, Τ por troposfera, K ruido del receptor,
el multipath
yTGC
ε el resto de errores no controlados
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F. Prieto,
Jesús Velasco - ETSI
9
SOLUCIÓN DE NAVEGACIÓN
• Con la medida a cuatro satélites se forma un sistema de
cuatro ecuaciones con cuatro incógnitas:
Pk1 = ρ1 + c dτ + ...
Pk2 = ρ2 + c dτ + ...
Pk3 = ρ3 + c dτ + ...
Pk4 = ρ4 + c dτ + ...
• Las cuatro incógnitas de este sistema son las tres
coordenadas del receptor, implícitas en ρi , y las
desviaciones del reloj del satélite y del reloj del receptor,
implícitas en dτ ...
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OBSERVABLES GPS
Podemos relacionar los estados de los relojes
con relación a la escala de tiempos GPS:
δR
δS
τS
TIEMPO DEL SATÉLITE
TIEMPO GPS (TGPS)
τR
∆τ = P/c
∆t = ρ/c
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TIEMPO DEL RECEPTOR
δS = a0 + a1 ( t - toc ) + a2 ( t - toc )2
δR = desconocido
toc = tiempo de referencia
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ECUACIÓN DE OBSERVACIÓN
EN PSEUDODISTANCIAS
• La relación de las escalas de tiempo del satélite y del
receptor se han de referir a la escala de tiempos de
referencia común del sistema: el tiempo TGPS
tS = τS + δS
Lecturas referidas a escalaTGPS
‘Colorado Springs’
tR = τR + δR
• La diferencia entre tiempos es equivalente al
desplazamiento de la señal de referencia durante el
proceso de correlación de código en el receptor:
∆τSR = τR− τS =
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(tR − δR) −
(tS − δS) = ∆tSR + ∆δSR
12
OBSERVABLES GPS DE CÓDIGO
• Multiplicando la diferencia de lecturas ∆τ por la velocidad
de la luz en el vacío (c=299.792.458 m/s) obtenemos la
ecuación de la pseudodistancia:
P = c ∆τ =
C
∆tSR + C ∆δSR = ρ + C ∆δSR
• Donde ρ es la distancia verdadera al satélite
• Si tenemos en cuenta también los retardos provocados por
la IONOSFERA, la TROPOSFERA, …, en la llegada de la
señal GPS, la ecuación de la pseudodistancia quedaría:
P = ρ+
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C
∆δSR + dion + dtrp + ...
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Precisiones en GNSS
Error Planimétrico
Posicionamiento GPS
Medidas con Fase
Medidas con Código
SPS
Absoluto
Código C/A y L2C con SA
100m
SPS Código C/A o L2C sin SA
PPP (mín 12 )
10mm
4m
h
(Un receptor)
¿1m?
VRS, RTK y Cinemático
20mm+2ppm
Relativo y Diferencial
(Dos o más
receptores)
5mm+1ppm
2mm+1ppm
1
mm
PPS Código P (Y)
2
mm
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Estático y Estático Rápido
Estático Continuo CGPS
5
1 2
mm cm cm
Error Altimétrico
50cm Diferencial Pseudodistancias
DGPS
5
cm
10
cm
Jfpm/jvg 2010
10
cm
50
cm
1
m
2
m
5
m
10 20
m m
50 100
m m
Aproximadamente 1,5 veces el error horizontal (PPP 2,5 veces)
14
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Ecuación básica
- El observable de fase es la diferencia entre la fase de la portadora
recibida del satélite y la fase generada en el receptor internamente a
través de su oscilador
- Estas medidas de fase se registran en intervalos iguales de tiempos
del receptor, y no tienen en cuenta el número de ondas que hay entre
el receptor y el satélite
- La distancia satélite-receptor está relacionada con el número entero
de longitudes de onda y su fase: D = c ∆ ϕ + λN
- Las variaciones del observable de fase con el tiempo están
corelacionados con los cambios en la distancia topocéntrica. Por eso
se usa algunas veces también el término de interferometría.
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Observables de fase
Fase emitida por el satélite y recibida en el receptor al cabo del tiempo
Fase generada simultáneamente en el receptor
• N ambigüedad
• Resolución 1.9
mm (L1)
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16
Observables de fase
λ
λN
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ϕ
Diferencia de
fase medida en
el receptor
17
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Para entender lo que ocurre con la diferencia ϕs(t) - ϕr(t), podemos
considerar un caso ideal en el cual el receptor y el satélite están muy
próximos y con sus relojes en perfecto estado, y supongamos además
que la fase generada en el receptor y la fase recibida del satélite son
cero en el tiempo t0. Entonces, si ni el receptor ni el satélite se
movieran, la diferencia medida ϕs(t) - ϕr(t) se seguiría manteniendo a
cero.
t0
ρ
tg
=λN
ρ
v
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v
18
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Supongamos ahora que el satélite se aleja en una longitud de onda en
un periodo de un segundo. En ese mismo segundo el receptor
generará una onda interna extra y por tanto la medida ϕs(t) - ϕr(t)
será igual a 1
• Por tanto, un cambio en la fase observada, refleja un cambio en la
distancia receptor-satélite, y el observable ϕrs(t) = ϕs(t) - ϕr(t) cuando
se considera a lo largo del tiempo, es un observable de la fase de la
portadora acumulada.
ρ=λ
N+c1
v
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Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Teniendo en cuenta la distancia Satélite-Receptor en dos posiciones del
primero, una vez ‘fijado’ el satélite, el receptor evalúa ciclos y fracción
de ellos, pero no puede determinar la Ambigüedad Inicial de Fase
Instante Inicial (t0)
Instante (t)
N (t0)
Ambigüedad Inicial
N (t0)
Ambigüedad Inicial
Fase Medida en
instante inicial (t0)
n (t0 , t)
Ciclos enteros acumulados y medidos
desde el instante inicial (t)
Nueva Fase Medida en
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC instante (t)
20
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• En un instante inicial:
N
obs = 0.456 λ
• Supongamos que el satélite se aleja:
obs = 2.351 λ
• Supongamos ahora que el satélite se acerca:
obs = 1.253 λ
• Supongamos que el satélite se sigue acercando:
obs = -4.982 λ
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21
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Esta diferencia, ϕs(t) - ϕr(t) es en el vacío y no se han tenido en
cuenta los efectos de propagación de la onda, sistematismos y
retardos.
• Si el receptor ‘sigue’ la fase desde una época inicial t0, la fase total
acumulada consistirá en:
- Una medida fraccional de la fase Fr (n)
- Una cuenta entera de ciclos Ent (n, t0, t)
- Un número entero de ciclos desconocido N(t0)
N(t0) se conoce como ambigüedad inicial de fase o de ciclo inicial
• Así, estableciendo una relación matemática de la fase acumulada:
ϕrs(t) = Fr (n) + Ent (n, t0, t) + N(t0)
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Ecuación de la Observación de Fase
• Simplificando el modelo Satélite-Receptor anterior:
S(t2 )
Órbita
S(t1 )
Circunferencia
de radio N y
centro R
S(t0 )
N
N
N
R
t0
t1
t2
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ϕrs(t) = Fr0 (n) + N(t0 )
ϕrs(t) = Fr1 (n) + Ent (n, t0 , t1 ) + N(t0 )
ϕrs(t) = Fr2 (n) + Ent (n, t0 , t2 ) + N(t0 )
23
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Esta diferencia de fase, ϕ sr(t) = ϕ s(t) - ϕ r(t) , diferencia de las fases
registradas ‘en el satélite’ y en el receptor depende tanto del estado
del reloj del satélite como del estado del del reloj del receptor.
• La fase generada en el receptor, ϕ r(t) , estará referida a la ‘base de
tiempos’ del reloj del receptor
• La fase de la señal generada y transmitida por el satélite y recibida en
el receptor, ϕ s(t) , estará referida a la ‘base de tiempos’ del reloj del
satélite
• Para un instante genérico tg posterior, si queremos que ambos
relojes del satélite y receptor estén sincronizados al tiempo GPS
común (Colorado Springs), habrá que introducir los correspondientes
términos correctivos por estados de ambos relojes:
δs y δr
ambos diferencias entre tiempo GPS y, reloj del satélite y reloj del
receptor respectivamente
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24
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Para un instante genérico tg posterior, si queremos obtener las
diferencias de fase con ambos relojes estén sincronizados al tiempo
GPS, y utilizando la ecuación de ondas electromagnéticas ϕ = f t ,
para referir todos los parámetros a ciclos de onda:
ϕ s(tg) = ϕ s (t) - f δ s y ϕ r(tg) = ϕ r(t) - f δ r
sustituyendo convenientemente, la diferencia de fase para el instante tg :
ϕ sr(tg ) = (ϕ s (t) - f δ s ) - (ϕ r(t) - f δ r ) = ϕ sr(t) - ( f δ s - f δ r )
• La distancia real ρ entre un satélite s y un receptor r en ese instante
podemos escribirla de la forma:
ρ sr (1/λ ) = ϕ sr - (δ s c/λ - δ r c/λ ) + n sr + N sr
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25
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Pero como hemos visto, para un instante genérico tg , la ‘lectura’ de
fase en el receptor nos dará la fase ϕ (parte fraccionaria) mas el
número entero de longitudes de onda o ciclos n que ha crecido (o
decrecido) esta fase desde el instante inicial en que se mantiene el
seguimiento al satélite.
• Continuando con la terminología adoptada, la ‘lectura’ u observable
de fase se puede escribir como:
Φ sr(tg ) = ϕ sr(tg ) + n sr
• Sustituyendo este observable en la ecuación anterior de la distancia
real:
ρ sr (1/λ ) = Φ sr - (δ s c/λ - δ r c/λ ) + N sr
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26
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Suponiendo que el estado del reloj de satélite se conoce del mensaje
de navegación, y agrupando términos conocidos a la izquierda, nos
quedaría expresado en ciclos:
Φ sr - δ s c/λ = ρ sr (1/λ ) - δ r c/λ - N sr
• Podriamos generalizar esta ecuación de fase para un receptor A y un
satélite j :
c
1
c
Φ Aj (t ) − δ j (t ) = ρ Aj (t ) − N Aj − δ A (t )
λ
λ
λ
• Y si además incluimos las correcciones por retardos ionosféricos y
troposféricos, expresado siempre en ciclos, obtendriamos finalmente
la expresión de la ecuación de fase como:
c
1
c
Φ Aj (t ) − δ j (t ) = ρ Aj (t ) − N Aj − δ A (t ) − d Aj ion (t ) + d Aj trop (t )
λ
λ
λ
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27
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Instantáneamente NO se puede determinar la
Ambigüedad Inicial de Fase
• A través de distintos algoritmos que se han ido
desarrollando:
–
–
–
–
–
–
–
simples diferencias
dobles diferencias
triples diferencias
FARA
QIF
Melburne-Buwena
Otros ...
se consigue determinar la ambigüedad de fase inicial N(t0)
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28
Observación de la Fase de la portadora L1-L2
• Estos algoritmos necesitan datos, pseudodistancia y
diferencias de fase, de al menos DOS RECEPTORES y
VARIOS SATÉLITES observando a la vez durante un cierto
intervalo de tiempo en el que la geometría de la
constelación cambie
• Se necesita almacenar una cierta cantidad de datos mínima
para determinar la ambigüedad de fase inicial N(t0)
• En todos estos algoritmos no se obtienen las distancias de
los satélites a los receptores, como en el código, sino la
distancia entre los dos receptores:
receptores Se trata entonces de un
POSICIONAMIENTO RELATIVO
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29
Posicionamiento relativo con fase
• Podríamos establecer ‘n’ ecuaciones del tipo anterior entre un
receptor y ‘n’ satélites para resolver las incógnitas del sistema
que se forma. Es el Posicionamiento Absoluto de Fase
• Realmente sólo se utiliza la fase en un posicionamiento
relativo. El objetivo del posicionamiento relativo es determinar
la coordenadas de un punto B con respecto a otro A de
coordenadas conocidas.
• El posicionamiento relativo necesita del vector entre esos dos
puntos. A este vector se le viene denominando “baselinea”.
• Conocida la posición de un receptor A,
A introduciendo los
correspondientes vectores, tenemos la siguiente ecuación



vectorial:
X B = X A + bAB
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30
Posicionamiento relativo con fase
• Las componentes del vector baselinea son:

bAB
 X B − X A   ∆ X AB 

 

=  YB − YA  =  ∆ YAB 
 Z − Z   ∆Z 
A 
AB 
 B

• En el posicionamiento relativo es necesario hacer
observaciones simultáneas en ambos puntos.
• Esto significa que las observaciones tienen las mismas marcas
de tiempos.
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31
Simples Diferencias de Fase
• Consideremos un par de receptores “A” y “B” observando a
un mismo satélite “j”. Podemos escribir la ecuación de fase
para los dos puntos como:
c j
δ (t ) =
λ
c
Φ Bj (t ) − δ j (t ) =
λ
Φ Aj (t ) −
1 j
c
j
j
ρ A (t ) + N Aj − δ A (t ) − d Aion
(t ) + d Atrp
(t )
λ
λ
1 j
c
j
j
ρ B (t ) + N Bj − δ B (t ) − d Bion
(t ) + d Btrp
(t )
λ
λ
• La diferencia entre las dos ecuaciones es:
[
] [
] [
]
1 j
c
ρ B (t ) − ρ Aj (t ) + N Bj − N Aj − [δ B (t ) − δ A (t )] −
λ
λ
j
j
j
j
− d Bion
(t ) − d Aion
(t ) + d Btrp
(t ) − d Atrp
(t )
Φ Bj (t ) − Φ Aj (t ) =
[
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]
32
Simples Diferencias de Fase
• Si utilizamos una notación abreviada:
Φ
j
AB
(t ) = Φ Bj (t ) − Φ Aj (t )
ρ
j
AB
(t ) = ρ Bj (t ) − ρ Aj (t )
j
N AB
(t ) = N Bj (t ) − N Aj (t )
δ
j
AB
(t ) = δ Bj (t ) − δ Aj (t )
j
j
j
d ABion
(t ) = d Bion
(t ) − d Aion
(t )
j
j
j
d ABtrp
(t ) = d Btrp
(t ) − d Atrp
(t )
• Tenemos la forma final de la ecuación de simples diferencias:
Φ
j
AB
1
(t ) = ρ
λ
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j
AB
c
(t ) − δ
λ
j
j
j
(
t
)
+
N
−
d
(
t
)
+
d
AB
AB
ABion
ABtrp (t )
33
Simples Diferencias de Fase
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34
Simples Diferencias de Fase
• Las simples diferencias entre receptores eliminan o reducen
los efectos asociados con los satélites:
• Errores de los relojes de los satélites.
• Gran parte de los errores orbitales, si el vector es corto en comparación
con los 20.000 Km de altura de los satélites.
• Otro tipo de simples diferencias que se pueden formar, son diferencias de
observaciones simultaneas desde una misma estación a dos satélites.
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35
Simples Diferencias de Fase
• El modelo matemático para las simples diferencias entre
satélites es:
• Sean j y k los satélites.
• Sea A el Punto Estación.
• Las dos ecuaciones de fase que podemos formar son:
c j
δ (t ) =
λ
c
Φ kA (t ) − δ k (t ) =
λ
Φ Aj (t ) −
1 j
c
j
j
ρ A (t ) + N Aj − δ A (t ) − d Aion
(t ) + d Atrp
(t )
λ
λ
1 k
c
k
k
ρ A (t ) + N Ak − δ A (t ) − d Aion
(t ) + d Atrp
(t )
λ
λ
• La diferencia de las dos ecuaciones
Φ kA (t ) − Φ Aj (t ) −
[
]
[
] [
] [
]
c k
1 k
δ (t ) − δ j (t ) =
ρ A (t ) − ρ Aj (t ) + N Ak − N Aj −
λ
λ
k
j
k
j
− d Aion
(t ) − d Aion
(t ) + d Atrp
(t ) − d Atrp
(t )
[
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]
36
Simples Diferencias de Fase
• Como ante, si usamos una notación abreviada:
Φ
jk
A
(t ) −
c
δ
λ
jk
(t ) =
1
ρ
λ
jk
A
jk
jk
(t ) + N Ajk − d Aion
(t ) + d Atrp
(t )
• Las simples diferencias entre satélites están libres de los
errores del reloj del receptor
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37
Dobles Diferencias de Fase
• Consideremos ahora dos puntos A y B, y dos satélites j y k,
para una misma época t.
• Las dobles diferencias se pueden construir:
– Haciendo dos simples diferencias con los mismos observadores y
diferentes satélites. Después se hace la diferencia entre ellos.
– Haciendo dos simples diferencias con los mismos satélites y diferentes
observadores. Después se hace la diferencia entre ellos.
– Ambos resultados son iguales.
Vector o “baselínea”
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38
Dobles Diferencias de Fase
• Formando, por ejemplo, dos simples diferencias entre
receptores, obtenemos:
1
ρ
λ
1
Φ kAB (t ) = ρ
λ
Φ
j
AB
(t ) =
c
δ
λ
c
k
(
t
)
−
δ
AB
λ
j
AB
(t ) −
j
j
j
(
t
)
+
N
−
d
(
t
)
+
d
AB
AB
ABion
ABtrp (t )
AB
k
k
k
(t ) + N AB
− d ABion
(t ) + d ABtrp
(t )
• Para obtener las dobles diferencias restamos entre ellas:
Φ
k
AB
(t ) − Φ
j
AB
[
[
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] [
] [
]
1 k
j
k
j
ρ AB (t ) − ρ AB
(t ) + N AB
− N AB
−
λ
k
j
k
j
− d ABion
(t ) − d ABion
(t ) + d ABtrp
(t ) − d ABtrp
(t )
(t ) =
]
39
Dobles Diferencias de Fase
• Usando la notación abreviada:
Φ
jk
AB
(t ) =
1
ρ
λ
jk
AB
jk
jk
jk
(t ) + N AB
− d ABion
(t ) + d ABtrp
(t )
• Las dobles diferencias eliminan o reducen en gran medida los
efectos debidos a:
– Los errores de los relojes del receptor
– Los errores de los relojes de los satélites.
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40
Triples Diferencias de Fase
Época 1
Época 2
Época 2
Época 1
• Hasta ahora hemos considerado una sola época t
• La diferencia entre dobles diferencias para dos épocas
diferentes t1 y t2, es lo que se conoce como triple diferencia.
Vector o “baselínea”
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41
Triples Diferencias de Fase
• Si escribimos las dobles diferencias para cada época t1 y t2:
1 jk
jk
jk
jk
ρ AB (t1 ) + N AB
− d ABion
(t1 ) + d ABtrp
(t1 )
λ
1 jk
jk
jk
jk
jk
Φ AB
(t 2 ) = ρ AB
(t 2 ) + N AB
− d ABion
(t 2 ) + d ABtrp
(t 2 )
λ
Φ
Φ
jk
AB
(t1 ) =
[
] [
] [
1 jk
jk
jk
jk
jk
jk
jk
(
t
)
−
Φ
(
t
)
=
ρ
(
t
)
−
ρ
(
t
)
−
d
(
t
)
−
d
(
t
)
+
d
(
t
)
−
d
(t1 )
2
AB
1
AB
2
AB
1
ABion
2
ABion
1
ABtrp
2
ABtrp
• Para obtener
las
triples
diferencias
retamos
entre
ellas:
λ
jk
AB
• Usando la
]
1 jk
jk
jk
jk
Φ
(
t
)
=
ρ
(
t
)
−
d
(
t
)
+
d
notación
abreviada:
AB 12
AB 12
ABion 12
ABtrp (t12 )
λ
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
42
Triples Diferencias de Fase
• Hay varias características importantes en las triples diferencias:
• Se eliminan las ambigüedades iniciales de ciclo.
• Se han eliminado los estados de los relojes tanto de los satélites
como de los receptores.
• No modelan los posibles retardos por ionosfera (combinación de
datos de las dos frecuencias)
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
43
Proceso de Datos
Detección y Reparación de Pérdidas de Ciclo
• Como sabemos, la ambigüedad de fase inicial permanece
constante mientras no exista una pérdida en el seguimiento de
la señal.
• Ahora bien, si esto ocurre, el contador de enteros de la fase
acumulada se reinicializa, lo que ocasiona un salto en la fase
instantánea acumulada.
• A este salto es lo que se denomina pérdida de ciclo
• Para detectar si ha ocurrido una pérdida de ciclo se analizan
los datos de fase de épocas consecutivas.
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
44
Combinaciones de Datos
• Los Observables GPS se obtienen de la información del código
o de la onda portadora en la señal trasmitida por el satélite.
Entonces para una determinada época los observables que
podemos encontrar son:
•
•
•
•
•
•
•
ΦL1 fase de la portadora L1
ΦL2 fase de la portadora L2
[ DL1 desplazamiento Doppler en L1 ]
[ DL2 desplazamiento Doppler en L2 ]
C/A código C/A sobre L1
PL1 código P sobre L1
PL2 código P sobre L2
• Aunque no todas las observaciones pueden estar disponibles.
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45
Combinaciones de Datos
Combinación Lineal de Fase
• La combinación lineal de fase viene expresado como:
ϕ = n1ϕ 1 + n2ϕ
2
donde n1 y n2 son dos números arbitrarios
• Sustituyendo φi = fit tenemos:
ϕ = n1 f1t + n2 f 2t = ft
• La frecuencia de la combinación lineal es:
f = n1 f1 + n2 f 2
• Y la longitud de onda de la combinación:
c
λ =
f
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
46
Combinaciones de Datos
Combinación Lineal de Fase
• Existen algunas combinaciones lineales especiales para las
portadoras L1 y L2.
– Suma de frecuencias
n1 = 1; n2 = 1
Φ
L1+ L2
= Φ
L1
+Φ
L2
– Combinación ionosférica
n1 = 1; n2 = − 1
Φ
L1− L2
= Φ
L1, L2
= Φ
L1 −
L1
−Φ
L2
– Eliminación de ionosfera
n1 = 1; n2 = −
f L2
f L1
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Φ
f L2
Φ
f L1
L2
47
Combinaciones de Datos
• En longitudes de onda:
– Banda estrecha (narrow lane)
L=
f1 L1 + f 2 L 2
f1 + f 2
L = 10,7 cm
– Banda ancha (wide lane)
Lδ =
f1 L1 − f 2 L 2
f1 − f 2
Lδ = 86,2 cm
– Libre ionosfera
f12 L1 − f 22 L 2
LC =
f12 − f 22
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48
Correlación entre Observaciones
• En general hay dos tipos de correlación:
• La correlación física y
• La correlación matemática.
• La correlación física se debe a que la señal que emite un
satélite se recibe en varias estaciones al mismo tiempo. No se
tiene en cuenta si se calcula en modo de baselíneas aisladas. Si
se tiene en cuenta si se calcula en modo multibaselínea o
multiestación.
• Sin embargo, se obtienen excelentes resultados aún obviando
esta correlación.
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
49
Proceso de Datos
Detección y Reparación de Pérdidas de Ciclo
• Método de interpolación:
– Este método para determinar los saltos de ciclo, consiste en ajustar una
curva con las cantidades anteriores al salto y otra con las cantidades
posteriores.
– El salto será pues la distancia entre ambas curvas. Estas curvas se
pueden obtener por una regresión lineal o de un modo más realista por
medio de un polinomio de segundo grado.
Fase
ti
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
ti+1
ti+2
tiempo
50
Proceso de Datos
Detección y Reparación de Pérdidas de Ciclo
• Filtros KALMAN:
– Se predice el valor para la siguiente época, con la información de las
épocas precedentes y se compara con el valor observado. Esta
diferencia es la que tiene que pasar el filtro.
• Sea cual sea la técnica utilizada, la cantidad detectada en el
salto, se debe añadir a las siguientes cantidades, salvo en el
caso en que la combinación lineal sea la de libre ionosfera en la
que el número de ciclos no es un entero.
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
51
Proceso de Datos
Resolución de la Ambigüedad
• La ambigüedad N en la fase depende del satélite y del receptor
y no varía en el tiempo mientras se mantenga sin interrupción
el seguimiento
• La ambigüedad inicial es un número entero.
entero La búsqueda del
‘mejor’ número entero es muy importante para mejorar la
precisión del vector (“baselínea”) que deseamos determinar
• Si no fuera posible determinar N como número entero, las
ambigüedades nos quedarían como números reales
obteniendo lo que se conoce como solución “float” o flotante
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
52
Proceso de Datos
Resolución de la Ambigüedad
• Se puede resolver por el método de las Simples diferencias - Dobles
diferencias - Triples diferencias, observando durante un cierto periodo de
tiempo: Duración de la observación.
• Una vez resuelta la ambigüedad inicial, la precisión aumenta poco con el
incremento del tiempo
Precisión (m)
1.00
Ambigüedad
sin Resolver
0.10
Ambigüedad
Resuelta
0.01
Tiempo (min)
Estático
Estático Rápido
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
0
0
120
2
5
53
Proceso de Datos
Tiempo para resolver la Ambigüedad
• Estático: vector>20 km
Longitud
Línea
20 - 50 km
50 - 100 km
> 100 km
Número
= de
Satélites
>=
>=
4
>
4
4
=
GDOP
=<
<
=
6
<
6
6
Tiempo
Observación
Precisión
2 - 3 hr.
min. 3 hr.
min. 4 hr.
5 mm + 1ppm
5 mm + 1ppm
5 mm + 1ppm
Tiempo
Observación
Precisión
5 - 10 min
10 - 15 min
10 - 30 min
5 - 10 mm + 1ppm
5 - 10 mm + 1ppm
5 - 10 mm + 1ppm
• Estático Rápido: vector<20 km
Longitud
Línea
0 - 5 km
5 - 10 km
10 - 20 km
Número
= de
Satélites
>=
>=
4
>
4
4
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
=
GDOP
=<
<
=
5
<
5
5
54
Precisiones en GNSS
Error Planimétrico
Posicionamiento GPS
Medidas con Fase
Medidas con Código
SPS
Absoluto
Código C/A y L2C con SA
100m
SPS Código C/A o L2C sin SA
PPP (mín 12 )
10mm
4m
h
(Un receptor)
¿1m?
VRS, RTK y Cinemático
20mm+2ppm
Relativo y Diferencial
(Dos o más
receptores)
5mm+1ppm
2mm+1ppm
1
mm
PPS Código P (Y)
2
mm
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Estático y Estático Rápido
Estático Continuo CGPS
5
1 2
mm cm cm
Error Altimétrico
50cm Diferencial Pseudodistancias
DGPS
5
cm
10
cm
Jfpm/jvg 2010
10
cm
50
cm
1
m
2
m
5
m
10 20
m m
50 100
m m
Aproximadamente 1,5 veces el error horizontal (PPP 2,5 veces)
55
Proceso de Datos
Resumen de posibilidades de posicionamiento
• Usando el método de medición de CODIGO con un sólo receptor
obtenemos una precisión de 4 a 10 m
– Dependiendo de la SA (100, 300 m …)
– La solución es instantánea; Posición Absoluta
• Con los métodos relativos y diferenciales, usando dos receptores
simultáneamente siguiendo un mínimo de 4 satélites, ofrece una
precisión en el vector o ‘baselínea’ de 0,005 cm hasta 1 m.
• En función del observable:
– Usando método Diferencial con CODIGO obtendremos precisión
metros o varios decímetros.
– Usando método Relativo con FASE obtendremos precisión de
centímetros o de varios milímitros.
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
56
Formato de datos GNSS-PP
• Cada receptor almacena los datos de Observables, Navegación,
…, en un formato propietario de cada marca fabricante
• Están en codificación binaria y normalmente sólo pueden ser
procesados con programas del mismo fabricante
• Nominación de archivos con diferente tipología RRRR ddd s .EXT
donde:
– RRRR es el código de la estación (4 caracteres)
– ddd es el día del año en 3 dígitos (1-365)
– s es el número de sesión dentro del día:
• 0 indica que el archivo tiene datos de todo un día
• a, b, c, … x para los archivos de hora en hora, sesiones, … (1, 2, 3, 4, 5,…)
– EXT es el tipo de extensión que caracteriza a cada fabricante:
•
•
•
•
.DAT , .SSF TRIMBLE
.TPS Topcon
.JPS Javad
.M00 Leica 500 y 1200
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
57
Formato de datos RINEX
• Archivos de datos RINEX de Observaciones, Navegación, …,
para poder calcular datos recogidos con distintas marcas de
receptores y procesados con distintos programas
• Nominación de archivos tipificada eeee ddd s . aa t donde:
–
–
–
eeee es el código de la estación (4 caracteres)
ddd es el día del año en 3 dígitos (001-365)
s es el número de sesión dentro del día:
• 0 indica que el archivo tiene datos de todo un día
• a, b, c, … x para los archivos de hora en hora, sesiones, … (1, 2, 3, 4, 5,…)
– aa es el año en dos dígitos
– t es el tipo de archivo RINEX
•
•
•
•
•
o archivo de observaciones (L1, L2, L5, C1, C2, P1, P2, D1, D2 ......)
d archivo de observaciones compact RINEX
n archivo de navegación GPS (efemérides transmitidas)
m archivo de datos meteorológicos
g, h, c, ...
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
58
RINEX de Observaciones
2
OBSERVATION DATA
G
LEICA GEO OFFICE 1.1
14-9-4 09:21
Bob Esponja
Crusty Crab Surveying, INC
BR45
BR45
20007
LEICA SR520
3.00
31
LEIAT502
4401337.1766
603184.9908 4564860.7633
1.3400
0.0000
0.0000
L1PhaOff:
0.0683 L2PhaOff:
0.0712
1
1
4
C1
L1
P2
L2
2003
10
5
9
31
30.000000
2003
10
5
10
30
0.000000
13
3 10 5 9 31 30.0000000 0 7G
20028760.172
105251846.78258
20579246.017
108144679.54659
22651941.084
119036756.42357
23281702.540
122346175.68057
21602393.389
113521342.93658
22808533.240
119859652.81858
22219073.052
116762019.28058
3 10 5 9 32 0.0000000 0 7G
20030333.027
105260111.62849
20576733.501
108131475.53449
22653711.173
119046057.11647
23264171.388
122254050.97847
21613742.082
113580981.06348
22791524.732
119770272.37848
22205823.683
116692393.87748
3 10 5 9 32 30.0000000 0 7G
20032031.710
105269037.92349
20574360.138
108119003.11149
22655628.875
119056134.83247
23246694.091
122162206.81947
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
RINEX VERSION / TYPE
PGM / RUN BY / DATE
OBSERVER / AGENCY
MARKER NAME
MARKER NUMBER
REC # / TYPE / VERS
ANT # / TYPE
APPROX POSITION XYZ
ANTENNA: DELTA H/E/N
COMMENT
WAVELENGTH FACT L1/2
# / TYPES OF OBSERV
TIME OF FIRST OBS
TIME OF LAST OBS
LEAP SECONDS
END OF HEADER
8G10G17G26G27G28G29
20028762.631
82014435.07059
20579248.767
84268582.92759
22651946.649
92755929.64557
0.000
0.00040
21602396.846
88458202.40058
22808537.325
93397148.44258
22219076.727
90983401.11158
8G10G17G26G27G28G29
20030335.428
82020875.19249
20576736.055
84258294.07649
22653716.713
92763176.91747
64178.513
62927.90557
21613745.582
88504673.63848
22791528.873
93327501.39248
22205827.650
90929147.57648
8G10G17G26G27G28G29
20032034.117
82027830.72549
20574362.467
84248575.28549
22655634.587
92771029.66548
246700.850
191361.04847
59
Compact RINEX de Observaciones
1.0
COMPACT RINEX FORMAT
CRINEX VERS
/ TYPE
RNX2CRX ver.d.2.3beta
05-Jul-02 00:36
CRINEX PROG / DATE
2
OBSERVATION DATA
RINEX VERSION / TYPE
DAT2RIN 2.35a
IGN-E (SPG)
05JUL02 0:36:11 GMTPGM / RUN BY / DATE
Programas GeodesicosInstituto Geografico
OBSERVER / AGENCY
00026994
TRIMBLE 4000SSI
Nav 7.19 Sig 3.04
REC # / TYPE / VERS
80418
TRM29659.00
NONE
ANT # / TYPE
YEBE
MARKER NAME
13420M001
MARKER NUMBER
4848724.9500 -261632.5090 4123093.9520
APPROX POSITION XYZ
0.0000
0.0000
0.0000
ANTENNA: DELTA H/E/N
1
1
0
WAVELENGTH FACT L1/2
4
L1
C1
L2
P2
# / TYPES OF OBSERV
30
INTERVAL
2002
7
4
0
0
0.000000
TIME OF FIRST OBS
2002
7
4
23
59
30.000000
TIME OF LAST OBS
27
# OF SATELLITES
END OF HEADER
& 2 7 4 0 0 0.0000000 0 7 5 6 9 14 24 25 30
3&-19013173657 3&21423528063 3&-17121446689 3&21423531931 00004040
3&-21575750184 3&21427179860 3&-16609406075 3&21427183751 00004040
3&-8572319150 3&23414079237 3&-8998986576 3&23414084875 00004040
3&-21242572934 3&21944736641 3&143018153 3&21944740263 00004040
3&-8390520493 3&23919846184 3&-6397922225 3&23919852467 00004040
3&-10181155517 3&23967920606 3&-6391837647 3&23967925377 00004040
3&-25218315442 3&20261676310 3&-19300302433 3&20261678479 00004040
3
52591755 10007836 40980515 10008071
-62895634 -11968638 -49009491 -11968766
94520085 17986581 73651932 17985339
26088627 4964635 20328786 4964612
-11862239 -2257510 -9243267 -2257276
-92780678 -17655035 -72296539 -17655726
3834671 729679 2988121 729702
1 &
202920 39051 158145 38722
420343 79941 327433 80127
200366 36951 156188 38932
569836 108195 444011 107948
515365 98037 401549 97241
85084 15066 66315 17527
306483 58179 238781 58039
3
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
-518 -1294 -372 -812
60
RINEX de Navegación
2
NAVIGATION DATA
CCRINEXN V1.5.5 UX BKG, FRANKFURT/MAIN 29-SEP- 0 14:44
.4657D-08 -.3492D-07
.1974D-06 -.6519D-07
-.2458D+05
.3942D+05 -.7885D+05 -.3564D+06
.532907051820D-14 -.372529029846D-08
233472
1069
13
2
4
5
6
0 7 3 0 0
.0
.470000000000D+02
-.817701220512D-06
.864000000000D+05
.933676466321D+00
-.422517599554D-09
.400000000000D+01
.863400000000D+05
0 7 3 0 0
.0
.175000000000D+03
.676326453686D-05
.864000000000D+05
.976238277226D+00
.390373403476D-09
.200000000000D+01
.863400000000D+05
0 7 3 0 0
.0
.231000000000D+03
-.128522515297D-05
.864000000000D+05
.936703523244D+00
-.548594279725D-09
.300000000000D+01
.863700000000D+05
0 7 3 0 0
.0
-.236714724451D-03
-.178437500000D+02
.202997162705D-01
.480562448502D-06
.265968750000D+03
.100000000000D+01
.000000000000D+00
.000000000000D+00
.173661857843D-03
.128093750000D+03
.516744004562D-02
.633299350739D-07
.309437500000D+03
.100000000000D+01
.000000000000D+00
.000000000000D+00
.255537219346D-03
-.239687500000D+02
.204539566766D-02
-.186264514923D-08
.256250000000D+03
.100000000000D+01
.000000000000D+00
.000000000000D+00
.130012631416D-05
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
RINEX VERSION / TYPE
PGM / RUN BY / DATE
ION ALPHA
ION BETA
DELTA-UTC: A0,A1,T,W
LEAP SECONDS
END OF HEADER
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-.113686837722D-12 .000000000000D+00
61
RINEX de Meteorológicos
2.10
METEOROLOGICAL DATA
YEBESMET V1.0 NT4
SPG IGN-E jfpm
15-NOV-00 23:45
YEBE
13420M001
ERGPS Spanish National Reference Stations Network
3
PR
TD
HR
VAISALA
507-266
0.5
VAISALA
507-245
0.2
VAISALA
507-246
2.0
0.0
0.0
0.0
970.9825
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
4
0
10
20
29
40
50
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
916.1
912.7
912.7
912.7
912.7
912.7
912.8
912.9
912.8
912.7
912.6
912.7
912.7
912.9
913.1
913.2
913.2
913.3
913.2
913.2
913.2
913.2
913.3
913.3
913.5
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
17.4
14.1
14.1
13.9
13.7
13.9
13.4
13.1
13.1
12.8
12.6
12.3
12.2
12.2
12.0
12.1
11.9
11.8
11.4
11.2
11.5
11.6
11.8
12.2
12.0
PR
TD
HR
PR
RINEX VERSION / TYPE
PGM / RUN BY / DATE
MARKER NAME
MARKER NUMBER
COMMENT
# / TYPES OF OBSERV
SENSOR MOD/TYPE/ACC
SENSOR MOD/TYPE/ACC
SENSOR MOD/TYPE/ACC
SENSOR POS XYZ/H
END OF HEADER
91.0
77.0
77.0
78.0
79.0
81.0
82.0
83.0
83.0
83.0
83.0
86.0
87.0
86.0
89.0
90.0
91.0
92.0
93.0
93.0
92.0
91.0
92.0
92.0
91.0
62
Otras nomenclaturas datos RINEX
versiones futuras
• Nominación no tipificada (V3?) eeee aaaa mm dd hh . ttt
donde:
–
–
–
–
–
–
eeee es el código de la estación (4 caracteres)
aaaa es el año en el que se han recogido los datos (4 caracteres)
mm mes en el que se han recogido los datos (2 caracteres)
dd día en el que se han recogido los datos (2 caracteres)
hh hora inicio en la que se han recogido los datos (2 caracteres)
ttt es el tipo de archivo RINEX
•
•
•
obs archivo de observaciones (L1, L2, L5, C1, C2, P1, P2, D1, D2 ....)
nav archivo de navegación GPS (efemérides transmitidas)
met archivo de datos meteorológicos
– Utilizado en datos de estaciones permanentes. No es un formato
normalizado y muchos programas de proceso de datos GPS no lo
reconocen. SOLUCIÓN:
SOLUCIÓN renombrar el archivo al formato estándar
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63
RINEX versiones futuras
Nuevos observables
• RINEX 2.xx (2-caract. para indicadores de observables)
– L2 – suficiente para codigo L2P(Y) …
– … pero insuficiente con las nuevas señales L2C sobre nuevos satélites
• RINEX 3.xx (3-caract. para indicadores de observables)
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
L2P – código L2P
L2Y – código L2Y
L2W – código para ‘Z-tracking’ o similar al L2Y (ASHTECH, JAVAD)
L2D – seguimiento de fase por semi-codigo; L1C/A+(P2+P1) (Trimble)
L2M – código de L2 M(ilitar)
L2S – código de L2C C(ivil) M(edio)
L2L – código de L2C C(ivil) L(argo)
L2X – código de L2C (CM + CL)
L2C – código de L2C/A (hoy C2 en version RINEX 2.xx)
L2N – seguimiento L2 sin código
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64
Tipos de Posicionamiento GPS
•
La elección del método dependerá fundamentalmente de:
–
Precisión que se requiere alcanzar
–
Relación de costes
–
Equipo disponible
–
Tiempo de ejecución del proyecto
Se puede hacer una amplia clasificación en función de muchas variables. Una clasificación
tradicional sería:
•
•
En función del observable utilizado
–
Código (metros)
–
Código y Fase (centímetros, milímetros)
En función del movimiento del receptor
–
Estático, no se mueve durante la observación (mayor precisión y tiempo)
–
Cinemático, el receptor se desplaza durante la observación (menor precisión)
–
Hibridos, combina los dos anteriores
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65
Tipos de Posicionamiento GPS
• En función del tipo de solución
– Posicionamiento absoluto: coordenadas de un punto aislado, X, Y, Z
sobre el Sistema Geodésico de Refª
– Posicionamiento relativo: coordenadas de un punto con respecto a
otro, ∆X, ∆Y, ∆Z (metros, kilómetros)
– Posicionamiento diferencial: variación de coordenadas de un punto
obtenidas con respecto a otro, dx, dy, dz (variaciones
diferenciales)
• En función de la disponibilidad de la solución
– Post-proceso, cálculo y solución en oficina PP
– Tiempo Real, cálculo y solución en campo
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
RT
66
Tipos de Posicionamiento GNSS
Navegación, otras
app. geomáticas
Geodesia, Topografía
Absoluto (Código) SPP
Relativo
Post-proceso
Estático, Estático
Continuo, Estático
Rápido
Diferencial
Absoluto Autónomo
Tiempo Real
Cinemático,
Go
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Stop &
Diferencias de Fase
(RTN, RTK
Pseudodistancias
(DGPS)
67
Tipos de Posicionamiento GPS
El método a utilizar depende de la precisión requerida por el usuario y el tipo
de receptor disponible. En un amplio sentido de la palabra, estas técnicas
se pueden clasificar básicamente en tres clases:
• 1.- Navegación autónoma = Posicionamiento Absoluto por código,
empleando sólo un receptor simple. Excursionistas, barcos en alta mar,
fuerzas armadas. 4-10 metros de precisión sin SA. 100 - 300 m con SA
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68
Tipos de Posicionamiento GPS
• 2.- GPS Diferencial por Código =
DGPS,
DGPS exige corrección a las
pseudodistancias. Se puede conseguir
entre 0,3 y 2 m. Navegación costera,
adquisición de datos para SIG,
inventarios georreferenciados, revisión
de cartografía de escalas medias
(1:10.000, 1:25.000, 1:50.000),
agricultura automatizada, movimientos
de maquinaria de obra civil, …
• 3.- Posicionamiento Relativo de Fase,
Fase
Precisión entre 0,1m y 5 mm. Geodesia,
Topografía, Geodinámica, control de
deformaciones, control preciso de
maquinaria automática
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69
Posicionamiento Absoluto por Código
• Es la técnica más sencilla empleada por los receptores GPS para proporcionar
instantáneamente al usuario la posición y altura y/o tiempo
• 4-10 metros de precisión sin SA. 100 - 300 m con SA
• Se obtiene la posición a través de las pseudodistancias de los satélites al receptor en el
SGR de la constelación: un solo receptor y se obtiene posición absoluta
• Los receptores utilizados son unidades pequeñas, portátiles y de bajo coste que
normalmente sólo ofrecen código C/A (no fase)
• Conocido también como “Solución de Código”, “Solución de Navegación”,
“Posicionamiento de Punto Simple” (SPP), “Posicionamiento de punto
aislado”,”POSAC”
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70
Posicionamientos Relativos y Diferenciales
• Dos receptores (al menos) están simultáneamente observando satélites comunes,
para establecer las ecuaciones de simples y dobles diferencias, o combinaciones
similares.
• De los dos, uno de ellos ha de estar en un punto de coordenadas conocidas o bien
se le asignan unas a priori con otro método, pero éstas se consideradas fijas.
• Se determinan los incrementos de coordenadas o variaciones diferenciales.
• Ventaja: eliminación de errores, especialmente el retardo ionosférico y troposférico,
si consideramos de la misma magnitud en el mismo instante de observación en
puntos no muy alejados.
• Dentro de estos métodos hay múltiples variaciones en función del observable,
movimiento o no de los receptores, post-proceso tiempo-real,etc.
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71
GPS Diferencial
DGPS
Posicionamiento Diferencial
• Si se usa sólo CÓDIGO,
CÓDIGO la precisión
en la distancia está entre 0,3 m y 2
m
• Dos receptores observando
simultáneamente
• Elimina el error de los satélites,
ionosfera, troposfera,…
• Minimiza los retardos atmosféricos
• También se puede utilizar en Postproceso ó Tiempo real, Estático o
Cinemático
• A este método se le conoce como
DGPS, Diferential GPS
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
A
Baselinea o Vec
tor GPS
B
CONOCIDO
NUEVO
72
GPS Diferencial (DGPS)
Estación Base
punto conocido
Vector diferencia entre
Posición verdadera y
posición GPS
Posición
verdadera
(conocida)
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Posición GPS
(errores)
Posición
Vector diferencial
GPS
obtenido en la Estación
(errónea)
Base y aplicado a la
posición del Móvil
Posición
verdadera
(corregida)
Móvil
punto a levantar
73
GPS Diferencial (DGPS)
• El equipo ‘móvil’ o ‘Rover’ en el punto desconocido que se quiere
determinar y el equipo ‘Base’ en el punto de coordenadas conocidas.
• Ambos deben observar los mismos satélites, sino las pseudodistancias
son distintas en cada estación y la solución cambia.
• El equipo Base calcula el error en las pseudodisrtancias:
• Llamadas
‘correcciones
diferenciales’
obtenidas
restando
las
pseudodistancias calculadas por código (C/A, P) y las distancias reales a los
satélites (ρ)en función de la posición conocida
• Las ‘correcciones diferenciales’ del receptor Base se aplican a las
pseudodistancias registradas por el receptor Móvil.
• El método es tanto más preciso cuanto mas similares sean las condiciones de
error de ambos equipos. Entonces los errores se anulan en un método
diferencial
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
74
GPS Diferencial (DGPS)
• Se elimina:
• Errores de reloj SV
• Error orbital
• SA
• Se disminuye:
• Efecto de la ionosfera 10 veces
• Efecto de la troposfera 2 veces
• Se mantiene:
• Multipath
• ruido del receptor
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75
GPS Diferencial (DGPS)
• Según tipo de corrección aplicada:
• - Pseudodistancias
• - Coordenadas (cuando no exista la misma constelación en las estaciones)
• Según el proceso:
• - Directa
• - Inversa
• Según disponibilidad o no instantánea:
• - Post-proceso
• - Tiempo real
• Según observable:
• - Código (tradicionalmente DGPS)
•
- Código y Fase (RTK-RTN)
• - Transmisión de diferencia de fase (RTK)
• (En general, combinación de varias)
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76
Tipos de Corrección Diferencial
• Corrección de pseudodistancia
– La "estación base" genera una corrección para cada una de las
pseudodistancias observadas (PRC - Pseudo Range Correction) y su
variación con el tiempo (RRC Range Rate Correction), época a época, para
los satélites observados.
– El equipo móvil aplica estas correcciones sobre los satélites que esté
utilizando para calcular su posición. Este es el método más correcto.
• Corrección por posición
– Se utiliza cuando la estación móvil y base no observan la misma constelación.
– Se calcula la diferencia de latitud, longitud y altura elipsoidal en la "estación
base" para aplicársela al móvil.
– Es el método más sencillo pero tiene el incoveniente de que sólo si en la
base y el el móvil se usan los mismos satélites (constelación idéntica) puede
considerarse correcta.
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Tipos de Corrección Diferencial
• Corrección diferencial directa
– Proceso normal. La estación móvil recoge las correcciones
diferenciales y las aplica sobre sus observaciones obteniendo su
posición corregida
• Corrección diferencial inversa
– Se suele aplicar en control de flotas.
– Los datos recogidos por los distintos móviles se envían a un
centro de control que dispone de correcciones diferenciales (o
las obtiene mediante una "estación base") y las aplica a todos
ellos obteniendo su posición corregida.
– En este tipo de tecnología el móvil suele desconocer su posición
corregida.
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78
Fuentes de Corrección Diferencial
• Receptor proporcionado por el usuario (RT/PP) LOCAL
• Universidades y centros de investigación (PP) L,R,M
• Centros oficiales
– Redes de estaciones de referencia (PP) REGIONAL
– Radiofaros (RT) LOCAL
– Sistemas de área amplia (SBAS, WADGPS ) MUNDIAL
• Organizaciones privadas
– Fabricantes GPS (RT/PP) LOCAL
– Satelitarias (geo) o terrestres (ej. FM) (RT) MUNDIAL
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
79
Posicionamiento GPS Relativo de Fase
Posicionamiento Relativo de Fase
• Es posible determinar la posición del
receptor móvil B en relación con el
receptor referencia A
• Las coordenadas de la estación de
referencia A son conocidas
• Se registran datos de 4 ó más satélites
en ambos receptores
Resolviendo sistemas de diferencias de
ecuaciones: incógnitas son los tres
incrementos coordenadas y el estado de
reloj de los receptores en cada época.
• Elimina el error de los satélites y los
receptores
• Minimiza los retardos atmosféricos
• Precisión 5 mm + 1 ppm con código
y fase
• Post-proceso ó Tiempo real, Estático
A
o Cinemático
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Baselinea o Vec
tor GPS
B
80
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático
• Método clásico para grandes distancias y el que ofrece mayor precisión:
5mm + 1ppm en la longitud de la baselinea o vector GPS
– Medida línea base a línea base con observaciones de una o más
horas, cerrando figuras geométricas
– El tiempo de observación en proporcional a la longitud de la línea
– Este tiempo es inversamente proporcional al numero de satélites
– Método habitual para líneas mayores de 20 Km
• Aplicaciones
– Controles Geodésico en zonas amplias
– Redes Nacionales o Continentales
– Movimientos Tectónicos - Geodinámica
– Ajustes de redes de la máxima precisión
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
81
Posicionamiento Relativo de Fase
-10
CM24
CM01
CM25
Estático
-12
CM03
CM30
CM28
CM02
CM23
-14
CM26
CM08
NKLG
Libreville
MALI
Malindi
CM15
CM21
-16
CM04
CM05
CM07
CM29
CM22
CM27
CM20
CM06
-18
CM16
CM09
CM18
-20
CM09
Chizombero
HRAO
Hartebeesthoek
CM30
Montepuez
CM10
CM11
CM17
Mavume
CM17
CM12
-24
CM19
-26
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
CM13
-22
CM14
30
32
34
36
38
40
82
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático: Planificación
Con vértices de solape
Con vértices repetidos
s = núm. de sesiones
planificadas
m = núm. de observaciones
por vértice
• n = estaciones
• r = receptores
• o = puntos
solape/sesión
• o>=1 y r>o
r1
n*m
s=
r
n− o
s=
r− o
o =1
r2
r3
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
r1
r2
o =2
r3
r1
r2
r3
83
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático: Planificación
• Líneas independientes v.s. cálculo automático
l.i.=(r-1)*s
• Distancias de las líneas homogéneas.
• Algoritmos de lazo:
– Tan importante son las estaciones como las líneas observadas
– Observación homogénea, sin ponderar unas partes sobre otras de
la red: todos los vértices observados el mismo número de sesiones
– Dos vértices no pueden estar contenidos en más de una sesión
común.
– En caso de que existan lineas repetidas, debería de haber también
homogeneidad dentro de la red
• Una vez proyectada la red, se debe de revisar la geometría resultante
de la red y ponderar ésta en función de la morfología del terreno y la
logística de la fase de observación.
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático: observación
• Posicionamiento del receptor
sobre el vértice
– Nivelación
• Medición altura de antena
–
–
–
–
–
¿Cuánto?
¿Cómo?
¿Dónde?
¿Qué antena?
Cróquis antena y punto
• Registro documental
–
–
–
–
–
Equipo utilizado
Hora inicio
Hora fin
Cróquis vértice
….
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
85
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático Continuo CGPS
• También conocido como: GNSS Permanente, CORS
• Observación en largos periodos de tiempo entre una semana y
años
• No hay límite de distancia en la longitud de la línea base
• Necesita efemérides precisas y correcciones especiales (relojes,
ionosfera, troposfera, marea terrestre, carga oceánica)
• Exige monumentación, servicios de energía y comunicaciones
• Precisión: 2mm +1ppm
• Aplicaciones
– Control de estructuras, taludes,
geodinámica, riesgos naturales,
volcanismo, glaciares, redes regionales
de apoyo.
– Ventajas: precisión y posibilidad de
otros posicionamientos paralelos
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
86
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático Rápido
• Observación en periodos cortos de tiempo (minutos) sin exceder de
una cierta longitud máxima de baselinea (20 km)
• Utiliza unos algoritmos simplificados de resolución de la ambigüedad
inicial
• Precisión: 10mm +1ppm
• Admite variante Radial
• Aplicaciones
– Levantamientos de Control, Bases de replanteo, Puntos de apoyo.
Reemplaza a las poligonales y las pequeñas triangulaciones locales
– Ventajas: Rapidez, facilidad, eficiencia
– Ideal para pequeñas distancias (20km) con precisión centimétrica
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
87
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático Rápido
• Primera sesión
– Estacionar receptor referencia en la estación “BASE” de coordenadas
conocidas
– Instalar una nueva estación auxiliar “Referencia 1”, cuyas coordenadas no
hace falta ser conocidas, con un segundo receptor
7
6
5
Referencia 2
4
3
BASE
(X,Y,Z)
2
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Referencia 1
1
88
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático Rápido
• Segunda Sesión
– Usar las estaciones “BASE” y “Referencia 1” como estaciones de
partida de nuevas lineas base
– Con un tercer receptor estacionar en los puntos 1,2,3,4 y 5 con el
único límite de los 20 km
7
6
5
Referencia 2
4
3
BASE
(X,Y,Z)
2
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Referencia 1
1
89
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático Rápido
• Tercera Sesión
– Cuando se llega al límite de distancia del método se cambian las referencias
– Estacionar el receptor referencia en un punto ya levantado: “4”
– Establecer una nueva estación auxiliar “Referencia 2” con un segundo
receptor
7
6
5
Referencia 2
4
3
BASE
(X,Y,Z)
2
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Referencia 1
1
90
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático Rápido
• Cuarta sesión
– Usar las estaciones “4” y “Referencia 2” como estaciones de inicio
de nuevas lineas base
– Con la tercera unidad, levantar las estaciones 3 (comprob), 5, 6 y 7
7
6
5
Referencia 2
4
3 Revisitación
BASE
(X,Y,Z)
2
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
Referencia 1
1
91
Posicionamiento Relativo de Fase
Variante: Estático Radial
• Un receptor permanece
estacionado y los demás se mueven
alrededor
• No necesita planificación
• Si requiere precauciones en puntos
cercanos
• También usado en técnicas
cinemáticas
• Los puntos no tienen comprobación
• Levantamientos rápidos que no
necesiten ser comprobados
(Aerotriangulación redundate)
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
1ª Sesión
2ª Sesión
92
Posicionamiento Relativo de Fase
Estático: principales errores de usuario y equivocaciones
•
•
•
•
•
•
•
•
Error de estacionamiento
(Error de orientación de antenas)
Multipath, paredes, alambradas
Descentrado de la estación durante el tiempo de
observación
Error en la lectura o en la forma de medir la altura de
antena
Identificación incorrecta de la estación
Procesado de líneas base triviales o dependientes
Equivocación del tipo de antena utilizado en cualquiera o
los dos equipos utilizados
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93
Posicionamiento Relativo de Fase
Stop and Go (Parar y Seguir o pseudocinemático)
• Sesión Previa: Modo Stop
– Antes de empezar hay que resolver la ambigüedad inicial
de fase del receptor que luego se va a mover
– Esta ambigüedad vale para los demás puntos mientras no
se pierda el seguimiento de la señal
– Existen dos variantes para resolverla:
• Inicialización Estática
• Inicialización en un punto conocido, inicializador
• Antena Swap
Estación Referencia
(X,Y,Z)
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Inicialización Estática
del receptor móvil =
Resolución de Ambigüedad
Inicial en Postproceso
94
Posicionamiento Relativo de Fase
Stop and Go (Parar y Seguir o pseudocinemático)
• Sesión Previa: Modo Go
– Una vez se han recogido suficientes datos para
resolver las ambigüedades, se puede empezar a
mover el receptor sin desconectarlo
Estación Referencia
(X,Y,Z)
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Receptor móvil
Inicializado
(X,Y,Z)
95
Posicionamiento Relativo de Fase
Stop and Go (Parar y Seguir o pseudocinemático)
Recepto
r
móvil
• Segunda sesión: Modo Go
– Resueltas las ambigüedades se comienza a visitar los
puntos a levantar
4
– Se tiene que mantener el seguimiento continuo de al
menos 4 satélites
– Cada punto requiere 2 segundos de datos
– Si se pierde el seguimiento hay que volver a
reinicializar
• Aplicaciones
– Levantamientos de Detalle en areas abiertas.
Taquimétricos y sustituto del RTK
Estación Referencia
(X,Y,Z)
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- ETSI TGC
5
3
2
1
96
Posicionamiento Relativo de Fase
Cinemático(puro)
• Paso 1: Modo Stop
– Inicialización estática del receptor móvil
• Inicialización
• Baselínea conocida, inicializador
• Swap de antenas
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97
Posicionamiento Relativo de Fase
Cinemático
• Paso 2: Modo Movimiento
– Una vez hay suficientes datos para resolver
ambigüedades, el receptor se puede mover
– Mantener seguimiento a l menos a 4 satélites
– El receptor móvil registra datos con un intervalo
especificado
– Si hay pérdida de seguimiento, hay que volver a
reinicializar
:27
:24
26
0:
: 10
:1
: 10
22
20
28
0 ::30
: 110
2233 :
23
23
23
0:
:18
:16
:16
:
10
:1
10
: 10
:
23
23
23
:
23
10
:14
10
:12
10
:14
: 10: 20
23: 10
23
:12
: 10
23
:18
: 10
23
:
23
:
23
:
23
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98
Posicionamiento Relativo de Fase
Cinemático
• Levantamiento continuo
• Requiere planeamiento minucioso para evitar obstáculos a
los satélites
• Hay que mantener seguimiento continuo a 4 satélites
• Apto para
– areas abiertas y despejadas de vegetación
– trabajos no críticos
• Necesita inicialización del equipo móvil
– 5-10 minutos parado para resolver posteriormente
ambigüedades en postproceso
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99
Posicionamiento Relativo de Fase
Resolución de Ambigüedades en Movimiento
(OTF: On the Fly)
• Paso 1: Modo Movimiento
– No requiere inicialización estática previa
– Si se mantiene seguimiento a un mínimo de 5 satélites en L1 y
L2 durante un cierto intervalo de tiempo mientras el receptor se
va moviendo, se pueden resolver las ambigüedades
posteriormente
:
23
:12
10
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100
Posicionamiento Relativo de Fase
Resolución de Ambigüedades en Movimiento
(OTF)
• Modo Movimiento
– Si se pierde seguimiento por algún obstáculo, se podrá resolver
nuevamente ambigüedades si se vuelve a registrar suficiente
cantidad de datos con 5 satélites en L1 y L2, una vez recuperada
la señal
:27
:24
:22
:18
:16
26
0:
: 10
:1
: 10
: 10
: 10
10
14
:12
:
10
10
28
0 ::30
: 110
2233 :
23
23
23
23
23
:
23
:
23
:
23
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101
Posicionamiento Relativo de Fase
Resolución de Ambigüedades en Movimiento
(OTF)
• Trayectorias en áreas abiertas con pocas obstrucciones o
de difícil inicialización.
• No requiere inicialización estática
• Puede capturar los mismos elementos que el cinemático
• Si perdiéramos 4 SVs se reinicializaría al volver a
recuperar 4
• Precisión del orden del cm
• Aplicaciones:
– Vuelos fotogramétricos
– Levantamientos de carreteras
– Levantamientos hidrográficos
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102
Posicionamiento Relativo de Fase
Tiempo Real (RTK)
• Cinemático en Tiempo Real de Fase
– No requiere post-proceso
– Las coordenadas están disponibles en el momento
– Requiere radio enlace para transmisión de datos del
receptor referencia: fase y coordenadas
– El receptor referencia
debe de tener
coordenadas previas
conocidas, normalmente
utilizando otro de los
Datos de Fase, Coord. Estación
métodos anterores de
A, Altura de antena
mayor precisión
B
– Aplicaciones similares al
Baselinea o Vector GPS
A
cinemático. Replanteos
Replanteo
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103
Posicionamiento Relativo de Fase
Tiempo Real (RTK)
• Se incorporan los algoritmos de cálculo de los software post-proceso, o parte
de ellos, a los controladores del propio receptor.
• Permite edición de datos de un levantamiento en campo, replanteo, y todo
tipo de labores en los cuales sea necesario el conocimiento de las
coordenadas de los puntos en tiempo real.
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104
Posicionamiento Relativo de Fase
Tiempo Real (RTK): Descripción del sistema
• El receptor de referencia recoge los datos de código y fase de
todos los satélites en su horizonte
• El receptor de referencia envía, a través de su Radio-módem, los
datos observados junto con sus coordenadas y su altura de antena
a los equipos móviles
• El Radio-módem debe cumplir ciertas especificaciones:
• Suficiente potencia de emisión,
• Tipo de antena calibrada adecuadamente en la frecuencia de trabajo y
homologación de la Radio por la DGT
• Horizonte completamente despejado
• Elevación de la antena del Radio-módem RTK
• Posibilidad de trabajar con GSM (IBEREF-GPS)
IBEREF-GPS y/o Radio-módem,
o incluso Internet (EUREF-IP)
EUREF-IP
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105
Posicionamiento Relativo de Fase
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106
Posicionamiento Relativo de Fase
RTK. Descripción del sistema, Equipo GPS Móvil
• El Radio-Módem recibirá los datos enviados por el equipo de
referencia.
• El receptor móvil también recogerá los datos de todos los satélites
en su horizonte.
• El receptor calcula, en tiempo real, con sus datos y los recibidos
de referencia.
• Fija las ambigüedades iniciales de fase de los satélites. Con las
técnicas actuales, este proceso no supera los 10 segundos.
• El receptor calcula las coordenadas de su posición y las muestra
con un control de calidad asociado. Después de fijadas las
ambigüedades, el equipo proporciona posición precisa a un
intervalo de hasta 0,1 segundos
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107
Posicionamiento Relativo de Fase
RTK. No todo son ventajas: INCONVENIENTES
• Imposibilidad de chequear los ficheros de observación, pues no
existen.
• Limitación en las correcciones de tipo atmosférico.
• Limitación en los procesos de transformación de coordenadas. No
siempre el receptor incorpora todos los algoritmos de cambio de datum
• Pobre tratamiento e información estadística.
• Escasa manipulación de los parámetros de cálculo.
Aún así, las ventajas compensan y con creces estos ligeros
inconvenientes que no lo son tanto en labores de topografía (pequeñas
distancias, datum locales, etc), que es donde más arraigo tienen estos
equipos.
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108
Formato de datos GNSS-RTK
• Cada receptor emite los los datos de Observables, Navegación, …, en un
formato propietario de cada marca fabricante
• Normalmente sólo pueden ser procesados con receptrores del mismo
fabricante
• Formaos propietarios:
– LEICA – Leica Geosystems
– RT-Data – Leica Geosystems
– CMR, CMR+, Trimble
• Formatos standard
– NMEA – Solo coordenadas
– RTCM – coordenadas, datos brutos de codigo y fase o correcciones
– NTRIP – coordenadas, datos brutos de código y fase, correcciones
• Multiestación
• Se transmite via internet
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109
Formato de datos RTCM
• RTCM – coordenadas, datos
brutos de código y fase o
correcciones
– Organizado en ‘mensajes’
– Distintas versiones. Alguna
no admite altura y tipo de
antena
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110
Posicionamiento relativo RTK
RTK: principales errores de usuario y equivocaciones
• Errores en estacionamiento de la referencia o del equipo movil
• Errores leyendo la lectura de antena en ambos equipos
• Equivocación en la identificacion de las estaciones de referencia
– Canales múltiples
•
•
•
•
•
Equivocación en la denominación del punto a levantar
Comenzar midiendo antes de que se hayan resuelto las ambigüedades
Equivocación al identificar la antena
Medir en periodos de fuerte actividad solar
Configuración incorrecta de los parámetros de comunicación de los
sistemas de comunicaciones
• Levantamientos en areas obstaculizadas
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111
Sistemas de comunicaciones RTK
• Radio-módem: alcance 5 km (1-2 w)
• Radio-modem con repetidor.
Encadenados
• Telefonía móvil. GPRS
• Internet, enrutado por telefonía
– Redes en Tiempo Real
– VRS, FKP, MAC …
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112
Posicionamiento Relativo de Fase RTK
Redes en tiempo real virtuales NRTK
El servidor central recibe los datos de las
estaciones para crear un modelizado
eliminando
errores
sistemáticos
(inosféricos, troposféricos...) y un análisis
multipath en tiempo real de cada una de las
estaciones.
El receptor del usuario envía su posición
aproximada de navegación a través del
protocolo NMEA
Se realiza utilizando una comunicación
bidireccional como GPRS o UMTS/3G.
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113
Posicionamiento Relativo de Fase RTK
Redes en tiempo real virtuales NRTK
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114
Posicionamiento Relativo de Fase RTK
Redes en tiempo real virtuales NRTK
• FKP: El centro de control acepta la
posición
y
responde
enviando
correcciones RTCM personalizadas para
el receptor usuario:
• Correcciones de fase
• Correcciones de código
• VRS: El usuario obtiene una ‘estación
base’ virtual cercana a su entorno 1km
• Observaciones virtuales de código
y fase.
• MAC (Leica)
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115
Tiempos de observación
(orientativo)
• Estático
Longitud
Línea
20 - 50 Km
50 - 100 Km
> 100 Km
Número
= de
Satélites
>=
>=
4
>
4
4
=
GDOP
=<
<
=
6
<
6
6
Tiempo
Observación
Precisión
2 - 3 hr.
min. 3 hr.
min. 4 hr.
5 mm + 1ppm
5 mm + 1ppm
5 mm + 1ppm
Tiempo
Observación
Precisión
5 - 10 min
10 - 15 min
10 - 30 min
5 - 10 mm + 1ppm
5 - 10 mm + 1ppm
5 - 10 mm + 1ppm
• Estático-Rapido
Longitud
Línea
0 - 5 Km
5 - 10 Km
10 - 20 Km
Número
= de
Satélites
>=
>=
4
>
4
4
SPG11 - Juan F. Prieto, Jesús Velasco - ETSI TGC
=
GDOP
=<
<
=
5
<
5
5
116
Tiempos de observación
• Stop and Go
– Para fijar las ambigüedades se realiza con un estático rápido. Si
es con punto conocido, se inicializa con pocos segundos.
• Cinemático
– Para fijar las ambigüedades se realiza con un estático rápido. El
levantamiento se realiza en movimiento.
Intervalos de observación
Método
Intervalos típicos
Estático
Estático-Rápido
Stop and Go
Cinemático, OTF
15 - 30 seg.
5 - 10 seg.
1 - 5 seg.
1seg. o más
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117
Precisiones esperables
CARACTERISTICAS DE LOS METODOS DE TRABAJO CON GNSS
Método
Número
mín.
satélites
Tiempo de observación
Precisión típica
Otras característica
Estático
Continuo
4
Desde 1 semana a
años
2 mm + 1 ppm
Bifrecuencia. Sin límite distancias.
Relativo
Estático
4
Varias horas
5 mm + 1 ppm
Bifrecuencia. Sin límite. Relativo
Estático-Rápido
4
5-20 minutos
1cm + 1 ppm
Límite 20 km. Relativo
Cinemático
4
1 época
2 cm + 2 ppm
Límite 15 Km. Reinicialización si
hay pérdida de señal. Relativo
2 cm + 2 ppm
Límite en función sistema
comunicaciones. Algoritmo 40 km.
Reinicialización si hay pérdida de
señal. Relativo
Recepción
de
correcciones
diferenciales o postproceso de las
mismas. Relativo
Sólo un receptor
Cinemático en
tiempo
real
(RTK)
4
(OTF 5)
2-3 épocas
Diferencial
(DGPS)
2D: 3 3D:4
1 posición/segundo
Post-pro: 30-40 cm,
TR: 50-60 cm
Autónomo
(SPP)
2D: 3 3D:4
1 posición/segundo
Con SA: 100 m. Sin
SA: 4-10 m
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118
Metodología vs. Aplicación
TIPO DE APLICACIÓN DE GNSS
Grandes redes geodésicas, Redes permanentes, Geodinámica, control deformaciones
Levantamientos de Control, Redes locales de obra, municipales …
Levantamientos Topográficos
Replanteos
Posicionamiento rápido de precisión
Levantamientos para SIG
Navegación terrestre, marítima, aérea
METODO DE TRABAJO
Estático Continuo (CGPS)
Estático
Estático-Rápido
Cinemático
Cinemático en tiempo real (RTK)
Diferencial (DGPS)
Autónomo (SPP)
Aplicación de uso principal del procedimiento
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119