Evolución de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite GNSS aplicados a la Geomática

Juan F. PrietoETSI en Topografía, Geodesia y Cartografía – Universidad Politécnica de Madrid

Leica Roadshow Digital Realities 2016 | Madrid, 10 de junio

Antena Transit - Doppler

Sistema NNSS

Constelación Transit - Doppler

Stansell (1983)

Observación “Estática” Varios “pasos de satélite” “Post-proceso” “Translocación” Precisión posicionamiento absoluto Usuarios “expertos”

Sistema NNSS

Imagen, GIFW

Sistema GPS

Imagen, Scott Ehardt

Sin coste directo Efemérides transmitidas Posición instantánea Alta precisión Más de 24 SV’s

Constelación NAVSTAR

Sistema GPSPrimeros métodos de posicionamiento

Prieto, 1999

CARACTERISTICAS DE LOS METODOS DE TRABAJO CON GNSS

Método Número mín. satélites Tiempo de observación Precisión típica Otras característica

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 haypérdida de señal. Relativo

Cinemático en tiempo real

(RTK)

4 (OTF 5) 2-3 épocas 2 cm + 2 ppm

Límite en función sistemacomunicaciones. Algoritmo 40 km.Reinicialización si hay pérdida de señal.Relativo

Diferencial (DGPS) 3D:4 1 posición/segundo Post-pro: 30-40 cm,

TR: 50-60 cmRecepción de correcciones diferencialeso postproceso de las mismas. Relativo

Autónomo (SPP) 3D:4 1 posición/segundo Con SA: 100 m. Sin SA: 4-10 m Sólo un receptor

Métodos EstáticosGeodesia y Geodinámica

Sistema GPSEvolución de equipos

12+12 canales555 canales

Leica, 2016

Sistema GPSDisponibilidad de satélites con 24 SV’s

Prieto, 2002

L21227,60 MHz

Sistema GPS Estructura de las señales

Leica, 1999

FrecuenciaFundamental10,23 MHz

x 154

x 120

÷ 10

NAV 50 BPS Mensaje de Navegación (Almanaq., efemérides. …)

L11575,42 MHz

L21227,60 MHz

Código C/A1,023 MHz

Código P (Y)10,23 MHz

Código P (Y)10,23 MHz

Sistema GPS Evolución de las señales

Leica, 1999- Prieto, 2005IIR-M IIF

FrecuenciaFundamental10,23 MHz

x 154

x 120

÷ 10

NAV 50 BPS Mensaje de Navegación (Almanaq., efemérides. …)

L11575,42 MHz

L21227,60 MHz

Código C/A1,023 MHz

Código P (Y)10,23 MHz Código M

Código CivilL2C (CM y CL)1,023 MHz

Código P (Y)10,23 MHz Código M

CNAV 25 BPS Mensaje de Navegación modernizado (no fijo en longitud)

L51176,23 MHz

Código CivilI510,23 MHzx 115

Código CivilQ510,23 MHz

??

Sistema GPSSistema de Control y Monitorización

Wikipedia

Estaciones de Control y Seguimiento

MCS Colorado Springs

Hawaii

Diego Garcia

Ascension

Kwajalein

Nueva Zelanda

WGS84Estación Monitora Antena Terrestre de subidaPrieto, 1999

Sistema GPSEvolución del Sistema de Control

Wikipedia

Estaciones de Control y Seguimiento

MCS Colorado SpringsSchriever AFB

Hawaii

Buenos Aires

Diego Garcia

Ascension

Bahrain

Kwajalein

Smithfield

Hermitage

Quito

Cape Canaveral

Washington DC

Alaska

TahitiSur Africa

Corea del Sur

Nueva Zelanda

WGS84(G1150)Estación Monitora Antena Terrestre de subidaPrieto, 2005

Precisión efemérides transmitidas:de 2,5 m a 0,5 m

Sistema GPSEvolución del Marco de Referencia Geodésico

WGS84

WGS84 G11502002

ITRF2000

WGS84 G17722013

ITRF2008

WGS84 G16742012

ITRF2008

WGS84 G8731996

ITRF94

WGS84 G7301994

ITRF91

Comparación ITRF-WGS84

05

101520253035

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1996 1997 2000 2005 2008

Solución ITRF

Prec

isió

n cm

Act ITRFAct WGS84

2014 ?

Nuevos Sistemas Nuevas constelaciones

Carácter GLOBAL

Carácter Regional QZSS (Japón)

IRNSS (Índia)

…..

Nuevos Sistemas Nuevas frecuencias

Prieto, 2015

Sistema GLONASSEvolución del Sistema de Control

Murmansk

Yakutsk

Zelenchuk

Vorkuta

Ulan-Ude

Ussuriysk

Nurek

Krasnoznamensk

Golitsyno

Schelkovo

San Petersburgo

Komsomolsk Amur

Yeniseisk

Control GLONASS

Control GPS

Prieto, 2013

Revnivykh, 2010

Sistema GLONASSEvolución del Marco de Referencia Geodésico

PZ-90

PZ-90.022007

ITRF2005

PZ-90.112014

ITRF2008

Sistema GalileoEvolución

Marco de Referencia GTRF07v00

GTRF07v01

GTRF08v01

GTRF09v01

GTRF13v01

GTRF14v01

Sobre ITRF2008

Satélites MEO (GPS, GLONASS)

GEO

Lookang

Sistema BeiDouEvolución

Marco de Referencia Sistema :

CGCS2000

Marco

CGS2012

2014

Satélites GEO, geoestacionario

IGSO, geoestacionario inclinado

MEO, similar a GPS, GLONASS, Galileo

Órbitas BeiDou

Montenbruck, 2013

MEO

IGSO

GEO

Status de constelaciones GNSSjunio, 2016

Total 74 operativos ,

84 disponibles,

0

5

10

15

20

25

30

35

GPSGLONASS

GalileoBeiDou

31

24

6

14

32

24

14 14 Operativos

Disponibles

Posicionamiento con 4 constelaciones

Prieto, 2002

2002

2016

Sistemas de aumento de la precisiónSBAS

GEO (L1) GNSS (L1,L2)

Estación de Control

SBAS (X,Y,Z)

Estación de Control

SBAS (X,Y,Z)

GNSSSeñales

1

GEO (L1)

2

Cor

recc

ione

sca

lcul

adas

GNSS (L1,L2)3

Sistemas SBASActuales

Imagen, ESA

Estacionesde Control

Sistemas SBASEvolución

Imagen, ESA

Evolución en los métodos de posicionamientoPostproceso – RINEX 3

3.02 OBSERVATION DATA M RINEX VERSION / TYPEsbf2rin-9.3.3 20160609 000423 LCL PGM / RUN BY / DATEVILL MARKER NAME13406M001 MARKER NUMBERAUTOMATIC ESA/ESOC OBSERVER / AGENCY3001316 SEPT POLARX4 2.9.0 REC # / TYPE / VERS5166 SEPCHOKE_MC NONE ANT # / TYPE

4849833.7962 -335049.1807 4116014.8247 APPROX POSITION XYZ0.0937 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/N

G 9 C1C L1C C1W C2W L2W C2L L2L C5Q L5Q SYS / # / OBS TYPESE 8 C1C L1C C5Q L5Q C7Q L7Q C8Q L8Q SYS / # / OBS TYPESS 2 C1C L1C SYS / # / OBS TYPESR 6 C1C L1C C2P L2P C2C L2C SYS / # / OBS TYPESC 4 C1I L1I C7I L7I SYS / # / OBS TYPESG L1C 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSG L2W 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSG L2L 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSG L5Q 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSE L1C 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSE L5Q 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSE L7Q 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSE L8Q 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSS L1C 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSR L1C 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSR L2P 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSR L2C 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSC L1I 0.00000 SYS / PHASE SHIFTSC L7I 0.00000 SYS / PHASE SHIFTS

30.000 INTERVAL2016 6 8 0 0 0.0000000 GPS TIME OF FIRST OBS2016 6 8 23 59 30 0000000

o/l