Errores del GPS. Como entenderlos (2)

Continuamos con otro articulo para entender el sistema GPS y los problemas técnicos que de el se derivan.
Si te perdiste la primera entrega y quieres leerla, puedes hacer clic AQUI.

PROBLEMAS TECNICOS

A pesar de ser un sistema increíblemente evolucionado, existen una serie de problemas que hacen que la precisión no sea perfecta y existan errores que debemos conocer.

Un receptor GPS bien diseñado puede alcanzar una precisión horizontal de 3 metros o mas y una precisión vertical de 5 metros o mas. Los sistemas GPS aumentados pueden proporcionar precisión submétrica. Pero aún no es perfecto.

¿Cuáles son las fuentes de los errores del GPS que pueden dejarnos lecturas no exactas?

GDOP/PDOP – Dilución geométrica y de posición de precisión

GDOP (Dilución de Precisión Geométrica) o PDOP (Dilución de Precisión en Posición) describe el error causado por la posición relativa de los satélites GPS. Básicamente, cuantas más satélites pueda “ver” un receptor GPS y mas separados estén entre ellos, más precisa será la lectura.

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Pero si los satélites están físicamente cerca, entonces tienes un pobre GDOP. Esto reduce la calidad de su posicionamiento GPS muy problablemente en varios metros.

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Refracción Atmosférica

La troposfera y la ionosfera pueden cambiar la velocidad de propagación de una señal GPS. Debido a las condiciones atmosféricas, la atmósfera refracta las señales de los satélites cuando las atraviesan en su camino hacia la superficie terrestre.
Para arreglar esto, un GPS puede usar dos frecuencias separadas para minimizar el error de velocidad de propagación. Dependiendo de las condiciones, este tipo de error GPS podría compensar la posición en cualquier lugar a partir de 5 metros.

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Efectos multitrayecto

Una posible fuente de error en los cálculos del GPS es el efecto multitrayecto. El multitrayecto se produce cuando la señal del satélite GPS rebota en estructuras cercanas como edificios y montañas.
Nuestro receptor GPS detecta la misma señal dos veces en diferentes rangos. Sin embargo, este error es un poco menos preocupante y podría causar un error de posición de 1 metro.

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 Error de Efemérides (Hora y ubicación del satélite)

La precisión del reloj atómico de un satélite GPS es de un nanosegundo por cada tictac del reloj. Eso es muy preciso.
Utilizando la trilateración de las señales emitida por los satélites en órbita, los receptores GPS en tierra pueden obtener posiciones muy precisas, pero la mínima inexactitud del reloj atómico del satélite con el que se sincroniza, se puede obtener un error de unos 2 metros más o menos.

La información de efemérides contiene detalles sobre la ubicación de cada satélite específico. Pero si no sabes tu ubicación exacta en un momento determinado, esto puede ser una fuente de error.

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Disponibilidad Selectiva

Antes de mayo de 2000, el gobierno de los Estados Unidos incluyó un código oculto y variable al Sistema de Posicionamiento Global que introducía un error en las lecturas. Excepto para algunos colectivos elegidos, como el ejército estadounidense, creador por otra parte del sistema de localización o sus aliados, esto degradó intencionadamente la precisión de la señal GPS.
Este proceso de degradación de una señal GPS se llama disponibilidad selectiva. Con la disponibilidad selectiva habilitada, las señales agregaron 50 metros de error horizontalmente y 100 metros verticalmente, lo que redujo significativamente la precisión del GPS.

El sistema de GPS diferencial era capaz de corregir parcialmente el error, pero gracias a Bill Clinton, después de 2000, se desactivó el interruptor de disponibilidad selectiva por lo que desapareció este error, que no obstante puede ser aplicado a voluntad.

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Corrección diferencial GPS

Los receptores GPS mejoran la precisión comparando la señal de los satélites con la posición de las antenas terrestres que es de sobra conocida con máxima precisión. Siempre que el receptor GPS estacionario detecte las mismas señales, de satélite que su receptor GPS puede enviarle datos de corrección basados en su ubicación exactamente estudiada.

Este sistema aumentado transmite el error corregido en tiempo real junto con la señal GPS. De hecho, esta es la idea principal de un sistema de aumento basado en satélites (SBAS) y puede proporcionar precisión GPS sub-métrica.

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En el siguiente articulo veremos como mejorar la precisión del sistema GPS.

Ilustración prestada de Des bosses et des bulles

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