Introducción al DOP (GPS)... por LOKI!

Introducción al DOP

por LOKI

Seguro que lo que lleváis en esto de los GPS un tiempo , os sonara algo las siglas HDOP, VDOP, GDOP y demás DOP. Pero nadie nunca se ha parado a explicároslo , de ahí nace este articulillo que es mas una recopilación de lo que he encontrado por ahí , que una explicación real sobre DOPs varios, así que disculparme si encontráis algo incorrecto. A colación de esto y para que sea mas gráfico , he encontrado un programa que según la hora del día y la situación nos dirá cuantos satélites vamos a ver como máximo y que dispersión será la mínima ideal si vemos todos los satélites, el susodicho programa es el Trimble Planning Software el cual os podéis bajar de aquí :http://www.trimble.com/planningsoftware_ts.asp 

Este programa lee los "almanaques" ( Archivos de datos con la situación y actividad de los satélites ) y según donde le digamos que estamos nos dice cuantos vamos a ver. Pasamos a las fotos:

Como podemos ver en esta foto , según nuestra localización y el intervalo de horas que hemos seleccionado nos da los satélites que veremos en condiciones ideales.En este caso a las 18:00 horas veremos como máximo 16 satélites.

En la siguiente foto vemos los distintos tipos de dispersión en gráfica según horas, esta gráfica es superponible a la anterior y vemos que ambas están relacionadas según el esquema ( menos satélites , mas DOP) como es lógico. 

Pero ¿ que es eso de dispersión? ¿ Que quiere decir cada tipo de dispersión? Vamos a intentar explicarlo como mejor podamos : 

Para ello podemos hacernos eco de lo que nos dice el SPS ( Standard Positioning Service ) de los estados unidos , el cual define precisión en términos de "mínimo nivel de calidad". Es decir para precisión horizontal las coordinadas vienen determinadas en un rango de 100 metros de la verdadera situación durante mas del 95% del tiempo. Para la situación vertical el rango es de 156 metros y para el tiempo de 340 nanosegundo. Esto equivale a un PDOP de 6. 

Claro que eso además de sonar feo , es bastante complicado de imaginar. Seamos mas gráficos, imaginemos un tetraedro. El volumen de este viene dado por los DOP. Cuanto mas grande sea este , mas pequeño será la dispersión asociada a el, es decir el mejor tetraedro seria aquel que tiene un satélite sobre nuestras cabezas, cenit, y el resto por debajo de la línea del horizonte, esto nos daría un GDOP de 1.581 , claro que por desgracia esto no es posible , por lo tanto el tetraedro ideal será aquel que tenga el satélite sobre nuestra cabeza y el resto lo mas pegados al horizonte posible siendo este horizonte un ángulo de 30 grados, lo cual nos daría un GDOP (1.732), de ahí la importancia del algoritmo para seleccionar los mejores 4 satélites, y de la gran importancia de la posibilidad actual de manejar mas de 4 satélites simultáneos.

Vamos a intentar centrarnos en los HDOP y los VDOP. Actualmente los valores para HDOP están muy cercanos a 1 , mientras que los VDOP suelen ser mayores normalmente que HDOP. Esto se explica por la sencilla razón , que mientras de HDOP nos vienen señales de "todos lados" en VDOP solo nos llegan señales de uno solo ( "De arriba"), esto se solucionaría si la tierra fuera transparente a las ondas del GPS y viéramos las señales de la otra cara de la tierra. 

Otra solución mas realista a este problema es que contemos con un reloj de alta precisión o que sepamos realmente el offset de mas de un satélite, el cual nos mejoraría muchísimo la precisión vertical ( Si no me equivoco esto es parte de las mejoras introducidas por el EGNOS), esto actualmente se soluciona cazando muchos satélites , para así mejorar nuestra precisión horaria. las cuales van relacionadas ( VDOP y TDOP).Añadir también que mientras nuestra posición horizontal se calcula por extrapolación , la posición vertical se calcula de forma geométrica.

Mas o menos que nos hemos quedado con una idea de que significan estas dispersiones. Como bien apreciaréis estas dispersiones vienen dadas por unos valores que oscilan entre 1 y 5 normalmente. 

Si estamos hablando de metros o de tiempo , ¿que significan esos numeritos? Todo este sistema de calculo de la precisión se basa en el concepto de UERE. ¿ Y que es el UERE? UERE es User Estimated Range Error (el rango estimado de error del usuario), traducido al cristiano, el error que creemos que tenemos dado por nuestro receptor de GPS.

Pongo un ejemplo , si creemos que nuestro UERE es de 15 metros, y tenemos un VDOP de 1.3 un HDOP de 1,1, nuestra posición será estimada en un factor de precisión vertical de mas-menos 19.5 metros y nuestra posición horizontal tendrá una precisión de mas-menos 16.5 metros. Pero la ventaja de este sistema es que no tenemos que conocer nuestro UERE, puesto que gracias a los DOP sabemos que cuanto menor sean estos , mas precisión tenemos. Por cierto , esta es la información respecto al satélite EGNOS que nos proporciona este programa. 

y por ultimo y como pequeña introducción al DPGS , explicar las causas mas comunes del aumento de error de nuestra posición. Los errores mas comunes son los siguientes: 

- Interferencias introducidas por la ionosfera y la troposfera , estas 2 capas de nuestra atmósfera suelen retardar la llegada de la señal a la tierra , introduciendo fallos en el offset de nuestro reloj , los errores de ambas son mitigadas tanto por el sistema DPGS como por el sistema EGNOS. 

- Otra causa es el famoso multipath, es decir , que una misma señal le llega al GPS 2 veces. ¿Como puede ser esto ?, pues al estar en una calle con edificios altos , la señales botan en los edificios y se producen unos "ecos" que pueden duplicar la señal. 

Un saludo y espero que el ADOP ( dispersión de precisión del articulo) sea los mas cercano a 0 posible.

A petición de Loki hemos abierto un nuevo Hilo en el Foro para que así corrigieran los errores que este articulo pueda tener. 

Gracias Loki... de tus amigos de PCDM! 

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