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¿Cómo funciona el GPS? (y III)

¿Cómo funciona el GPS? (y III)
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En anteriores entradas introdujimos los diferentes niveles en la estructura GPS y cómo se calculaba la posición respecto a los datos que nos llegaban del satélite. Hoy explicaremos las diferentes fuentes de error que existen en esta tecnología y analizaremos el uso del sistema diferencial (DGPS)

El GPS es un sistema basado en ondas, por lo que existen diferentes fuentes de error que afectan a la señal enviada desde los satélites. Las principales fuentes de error son las siguientes:
  • Actividad de la ionosfera: debido a los diferentes niveles de ionización se producen cambios en los retrasos de propagación de la señal, por lo que éste no es constante. De esta forma, durante la noche se producen menos errores mientras que en las zonas polares y ecuatoriales los retrasos afectan en mayor medida
  • Multitrayecto: Cuando el satélite radia la señal hacia el receptor éste la recibe de forma directa. Sin embargo, hay ocasiones en la que esta señal no llega a la antena del receptor de forma directa, sino que previamente ha rebotado en alguna superficie produciendo una interferencia con las señal que si ha llegado de forma directa.
  • Radiointerferencias: Debido a que estamos emitiendo en la atmósfera existen multitud de señales que pueden producir una interferencia con nuestro sistema, produciendo una degradación de nuestra señal.
  • Disponibilidad selectiva: Es una degradación intencionada en la precisión de la señal introducida por el Departamento de Defensa de Estados Unidos. De esta forma, para recibir una señal con una precisión del 100% es necesario conocer un código encriptado.
  • Errores en los relojes del receptor: Si existe una pequeña diferencia de sincronización entre el reloj del emisor y el verdadero tiempo GPS, se produce un error en la estimación de la posición.
  • Errores de ephemeris: Serie de parámetros orbitales que permiten calcular la posición y velocidad del satélite. De esta forma existe una diferencia entre las posiciones y velocidades reales del satélite y la que se difunde.

Como consecuencia de estos errores la precisión del GPS se encuentra entre 50 y 100 metros, pero podemos aumentarla de forma considerable empleando un sistema diferencial (DGPS), que permite eliminar la mayor parte de los errores anteriormente descritos con excepción del multitrayecto y los errores relacionados con el reloj del receptor. El fundamento radica en el hecho de que los errores producidos por el sistema GPS afectan por igual (o de forma muy similar) a los receptores situados próximos entre sí. Así, los errores están fuertemente correlacionados en los receptores próximos.

En el DGPS las estaciones de recepción funcionan a pares. Cada pareja consta de una estación base y una estación remota. Para que el funcionamiento en modo diferencial sea efectivo, es necesario que las estaciones base y remota reciban simultáneamente las señales de los mismos satélites. Si la separación entre ambas es inferior a 50 km, los errores se consideran iguales y se eliminan mediante correcciones diferenciales.

Un receptor GPS fijo en tierra (referencia) que conoce exactamente su posición basándose en otras técnicas, recibe la posición dada por el sistema GPS, y puede calcular los errores producidos por el sistema GPS, comparándola con la suya, conocida de antemano. Este receptor transmite la corrección de errores a los receptores próximos a él, y así estos pueden, a su vez, corregir también los errores producidos por el sistema dentro del área de cobertura de transmisión de señales del equipo GPS de referencia.

Empleando la técnica DGPS podemos obtener precisiones en la posición entre 1 y 5 m, llegándose incluso hasta precisiones de centímetros.

Via | Robótica, Manipuladores y Robots Móviles. Anibal Ollero Baturone

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