GNSS GEOLOCALIZACION
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Documento hecho en LATEX• Diciembre 2015 • Procesamiento GNSS, Grupo 61
Ejecucion de los sistemas de navegacionglobal por satelite en el marco deaplicaciones de Geolocalizacion
Alejandro Lugo Jaramillo
Cod.20092025034
Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas
Resumen
En este articulo se pretende dar a conocer al lector algunas de las aplicaciones en las
que se emplean los sistemas de navegacion global por satelite (GNSS), ası como de una
manera sencilla entender su importancia en la actualidad en distintos campos que se ha
venido implementando, como lo es en la automocion1 que se logra mediante la determi-
nacion de posicion y velocidad de vehıculos utilizando sistemas de posicionamiento global
(GPS2), en el uso de la telefonıa celular,usos marıtimos, creacion de redes geodesicas,
etc son solo algunas de las aplicaciones, la gran mayorıa se basan en las distancias que
se miden por el tiempo que tarda una senal emitida por uno o mas satelites hasta llegar
al receptor[1]las posibilidades de uso de la informacion recolectada de los GNSS dependen
exclusivamente de la exactitud que necesitemos
Palabras clave: Sistemas GNSS, satelites, GPS, automocion, exactitud
Abstract
This article is intended to acquaint the reader some of the applications in which the
systems of global navigation satellite systems ( GNSS ) are used as well as an easy way
to understand their importance today in various fields has been implemented as it is
in the automotive industry which is achieved by determining the position and speed of
vehicles using global positioning systems (GPS ) in the use of mobile telephony , maritime
applications , creation of geodetic networks , etc. are just some of the applications , most
are based on the distances measured by the time it takes a signal from one or more
satellites to receiver usability of the information collected from GNSS rely exclusively on
the accuracy we need
Keywords:GNSS satellites, GPS , automotive , precision systems
I. Introduccion
La geolocalizacion se define como la identi-
ficacion de la posicion geografica real de
un objeto o persona, ya sea mediante un dis-
positivo conectado a internet (como un por
ejemplo un Smartphone) o cualquier otro dis-
positivo que sea posible rastrear. Dicha loca-
lizacion hace referencia al posicionamiento
que define la localizacion espacial de un pun-
1Sistemas de navegacion de automoviles basados en GPS, son la aplicacion mas conocida de esta tecno-
logıa en la actualidad. Son receptores GPS de distintas caracterısticas, y sobre los que podemos cargar un
software con diversa informacion (mapas, localizaciones, limites de velocidad, radares,son capaces de analizar
y planificar rutas en marcha. Constituyen un amplio mercado en la actualidad.2El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un sistema de localizacion, disenado por el Departa-
mento de Defensa de los Estados Unidos con fines militares para proporcionar estimaciones precisas de posi-
cion,velocidad y tiempo
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Documento hecho en LATEX• Diciembre 2015 • Procesamiento GNSS, Grupo 61
to en un sistema de coordenadas y un da-
tum determinado, lo anterior en los ultimos
anos se ha visto favorecido gracias a los siste-
mas GNSS, estos utilizando como base una
constelacion de satelites que envıan senales a
la superficie terrestre permiten que un usua-
rio que cuente con un receptor adecuado
pueda obtener esta informacion en tiempo
real sin importar su ubicacion ¿ fundamen-
talmente como funciona? el receptor recibe
simultaneamente la senal de varios satelites,
por lo tanto esta unica antena debe estar ubi-
cada de tal manera que permita contar con
la mayor cantidad de satelites visibles [3]
II. Campos profesionales de
explotacion
1. Navegacion: su uso principal es el
uso de dispositivos de navegacion pa-
ra vehıculos terrestres, marıtimos o
aereos.
2. Sincronizacion: proporciona con dis-
ponibilidad global, informacion de re-
loj con unas caracterısticas tales que
dicha informacion pueda ser usada co-
mo reloj maestro en una red de sincro-
nizacion, lo que permite que los dife-
rentes relojes de los diferentes de ele-
mentos de una red de comunicaciones
esten sintonizados al mismo reloj.
3. Servicios basados en localizacion
(LBS): estos servicios disponibles por
parte de algunas redes de telefonıa ce-
lular, permiten localizar al usuario de
un telefono movil dentro de una de-
terminada celda, si este dispone de un
dispositivo GPS (y tambien con otras
tecnicas si no dispone de el), lo que per-
mite bien desde el envıo de publicidad
a dicho telefono hasta el uso de esta
capacidad por parte de los servicios de
emergencia en caso de catastrofe.
4. Topografıa y geodesia: los siste-
mas GNSS, actualmente los basados
en GPS, se estan empleando como sis-
temas de alta precision para la toma
de datos topograficos y geodesicos, sur-
giendo ası nuevas redes con este fin.
5. Sistemas de informacion geografi-
ca: los sistemas SIG son una coleccion
de informacion geografica organizada
de hardware y software, que nos per-
mite capturar, almacenar, manipular y
analizar informacion geografica con el
fin de solucionar problemas complejos
de planificacion y gestion.
6. Dispositivos de rastreo: destinados
a la localizacion de personas o especies
protegidas de animales, vehıculos etc
III. Sistema global de
navegacion por satelite GNSS
El principio basico de funcionamiento
del GNSS se basa en una constelacion de
satelites artificiales que emiten ondas elec-
tromagneticas desde el espacio y que llegan
al dispositivo movil. Gracias a las efemeri-
des que los satelites transmiten en su senal
se puede conocer la posicion exacta(x, y, z)
de los satelites en cada momento. Con estas
posiciones hay que descifrar las senales emi-
tidas, para las cuales habra un determinado
tiempo de salida y un determinado tiempo
de llegada. Recibiendo la senal de al menos
cuatro satelites se realizaran trilateraciones
con el objeto de despejar las cuatro incogni-
tas que presenta la localizacion (x, y, z, t).
Para poder trabajar con estas distancias se
requieren unas sincronıas de reloj muy preci-
so, por lo que los satelites van equipados con
relojes atomicos muy precisos con estabilida-
des del orden 10−13 y 10−14 segundos/dia.
Los receptores utilizan relojes de cuarzo me-
nos precisos pero ese inconveniente se supera
sincronizando tiempos durante la etapa de
inicializacion del sistema
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Documento hecho en LATEX• Diciembre 2015 • Procesamiento GNSS, Grupo 61
El sistema tiene dos metodos de medida,
por un lado la medicion por codigo en la que
el satelite emite una determinada marca de
tiempo en la senal que el receptor repite si-
multaneamente de forma que cuando le llega
la senal que ha emitido el satelite las com-
para y determina el tiempo que ha tardado
en recibirla. Por otro lado esta la medicion
de fase que se basa en que se controla en
fase una emision radioelectrica hecha desde
el satelite con frecuencia conocida y desde
una posicion conocida. Al controlar en fase,
lo que se hace es observar continuamente la
evolucion del desfase entre la senal recibida y
la generada por el receptor, es decir, el obser-
vable es el desfase entre ambas y este cambia
segun lo hace la distancia entre satelite y re-
ceptor. Correlacionando continuamente am-
bas portadoras a partir del momento de co-
nexion con el satelite, el receptor podra con-
tar la cantidad de ciclos enteros debido a los
cambios de distancia entre satelite y recep-
tor y medir la fraccion de ciclo entre ambas
senales. La diferencia entre ciclos observados
y la cantidad total sera la ambiguedad ini-
cial N, que sera invariable para toda la se-
sion, siempre que no se produzcan cortes en
la senal, ya que en ese momento se perdera la
cuenta de ciclos enteros y aparecera una nue-
va ambiguedad. El problema que se plantea
en la medida de fase es la dificultad que im-
plica la obtencion del numero inicial de ciclos
enteros en la portadora (N) contenidos en la
distancia D que hay entre satelite y recep-
tor.
Los principales errores que afectan a estas
medidas son los provocados por la propaga-
cion de la senal por ionosfera y troposfera y
los errores multipath por rebotes de la senal
en su llegada a tierra [4]
IV. Aplicaciones de los
sistemas GNSS
Los GNSS como muchas otras tecno-
logıas se desarrollo principalmente con fines
militares en los GPS llegando a usos civiles
hasta finales de los 80’s
El GPS en el ambito militar Usandose en
todo tipo de equipamiento militar como ar-
mas guiadas de alta precision, o navegacion
y posicionamiento de las tropas en vehıculos
de tierra mar y aire
1. Servicios para Ejercito del Aire: reco-
nocimiento y localizacion de objetivos,
repostaje en vuelo, calculo de rutas,
aproximacion al aterrizaje, precision
de los bombardeos, etc.
2. Servicios para Infanterıa: superviven-
cia, emplazamiento de la artillerıa, re-
conocimiento y localizacion de objeti-
vos, recuperacion de equipos, puntos
de encuentro, evacuaciones, etc.
3. Servicios para la Marina: navegacion,
operaciones anfibias, patrulla costera,
emplazamiento de minas, posiciona-
miento de submarinos, etc.
GNSS: uso civil a nivel global Sus
usos con la poblacion civil inicia en la deca-
da de los 90 dando comienzo a una era tec-
nologica con infinidad de avances en muchos
campos
1. Ferrocarriles: apoyando el nivel de tra-
fico, la gestion de recursos ferroviarios
o la asistencia al cliente, automatiza-
cion de trenes en sus rutas
2. Aviacion:con ayuda de los GPS mane-
jar la planificacion de rutas mejorando
su precision y permitiendo tambien el
manejo de piloto automatico en caso
de que se requiera.
3Boton de salvamento MOB ( Man over board ) equipado en los GPS
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Documento hecho en LATEX• Diciembre 2015 • Procesamiento GNSS, Grupo 61
3. Navegacion marıtima: mediante el
GPS en la actualidad los barcos pa-
ra navegar por mares oceanos e inclu-
so lagos se estan beneficiando, estos
sistemas tienen un software, como el
MOB3, que permite el rescate marıti-
mo de personas en el mar de manera
mucho mas sencilla, ya que establece
la posicion exacta en la que se produce
el accidente
4. Agricultura: el DGPS4 ha supuesto
tambien una revolucion en el mundo
agrıcola facilitando multitud de proce-
sos: La gestion de activos, optimizan-
do el uso de recursos en funcion del
trozo de parcela en el que se encuen-
tre la maquina, el trazado de lindes,
la gestion forestal y el seguimiento de
vehıculos
5. Sincronizacion de equipos: el GPS es
utilizado en la actualidad para la sin-
cronizacion de distintos tipos de equi-
pos por ser una fuente de tiempo muy
precisa. Se usa por ejemplo en la Inter-
net para la sincronizacion de equipos
informaticos de una red
6. Elaboracion de mapas de la ionosfera:
la informacion que envıan los satelites
GPS es sensible a las perturbaciones
de la ionosfera, que causan error en la
senal que se propaga. A traves de di-
cho error podemos medir las perturba-
ciones en la ionosfera y por tanto hacer
un mapa de la misma, a traves del cual
se podran medir sismos en cualquier
parte del planeta en tiempo real[2]
V. Alcances en Ingenierıa
Catastral y Geodesia
La implementacion de novedosas tecno-
logıas para la adquisicion de datos e infor-
macion geoespacial como el GNSS NTRIP
(global navigation satellite system networked
transport of RTCM vıa Internet protocol)
resulta atractivo y ofrece amplias ventajas
frente a la generacion y/o actualizacion de
productos cartograficos con fines catastrales
partiendo naturalmente de una estructura
geodesica adecuada.
El NTRIP ofrece tecnologıa de posiciona-
miento preciso vinculando el sistema conti-
nental SIRGAS, favoreciendo la integracion
geoespacial de los datos
Para el ejemplo se presenta el extracto de un
plano de mensura (catedral de Maracaibo)
uno de los inmuebles levantados donde cada
vertice conto con una calidad de 0,003 me-
tros y sus dimensiones resultaron muy con-
sistentes con la realidad en campo, ademas
de que se pudo contrastar la informacion pa-
sada y visualizar que actualmente hay un te-
rreno anexo y un desplazamiento en los linde-
ros, esto comprueba su utilidad en la actua-
lizacion catastral, el contraste de datos y la
verificacion de inconsistencias para la correc-
ta actualizacion del mapa de la ciudad.[5]
Figura 1: Plano de mensura y verificacion
en mapa digital levantado con GPS
NTRIP en la ciudad de Maracaibo
[5]
Conclusiones
• La tecnologıa GNSS tiene un futuro
prometedor ya que actualmente son
muchos los campos de aplicacion y gra-
cias a los avances tecnologicos su preci-
4Sistema GPS diferencial, implica otro receptor anadido, uno que se desplaza y otro estacionario
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Documento hecho en LATEX• Diciembre 2015 • Procesamiento GNSS, Grupo 61
sion ha venido aumentando permitien-
do ası incursionar en campos que re-
quieren de una mayor exactitud aho-
rrando tiempo y dinero y garantizando
una mayor seguridad y confiabilidad de
la informacion obtenida
• En lo que respecta a la Ingenierıa Ca-
tastral y Geodesia los sistemas GNSS
y la informacion de posicion altamen-
te precisa (por debajo del cm) que es-
tos sistemas recolectan han permitido
realizar exploraciones cartograficas en
puntos remotos por ejemplo la cima de
una montana muy alta reduciendo cos-
tos ya que no es necesaria una gran can-
tidad de personal para realizar el traba-
jo de campo ademas de los riesgos que
estos pueden tener en el momento del
reconocimiento y permitiendo tambien
obtener informacion en tiempo real au-
mentando la productividad y el desa-
rrollo de productos elaborados con ba-
se en esta informacion obtenida
• En el desarrollo de este documento se
tratan diferentes tipos de aplicaciones
en el marco de los sistemas de nave-
gacion global por satelite si bien en la
actualidad esta tarea se ha visto favo-
recida por proyectos de desarrollo ma-
sivo los cuales se explican brevemente
dando pautas de contenido teorico con
el fin de ilustrar al lector, es pertinente
dar a conocer apendices especıficos que
muestren la relacion de los sistemas de
navegacion a la luz del procesamiento
de forma conjunta tambien se procura
dar a conocer a la comunidad alterna-
tivas novedosas para el uso de datos de
los Sistemas de Navegacion Global por
Satelite.
• Como trabajo futuro se propone se-
guimientos periodicos a las aplicacio-
nes aquı constatadas ya que las mis-
mas evolucionan a pasos agigantados
en cuanto a servicios, senales y preci-
sion. Estos anos son el momento clave
de desarrollo de una tecnologıa que re-
volucionara nuestra vida al igual que
lo hicieron las innovaciones tecnologi-
cas de ultimo siglo, las cuales se inte-
graran junto con los GNSS para ofre-
cer distintos servicios que transformen
la realidad de la comunidad y que por
su importancia generen cada vez y con
mayor frecuencia expectativa de uso y
favorezcan la exactitud en diferentes
proyectos de investigacion.
Referencias
[1] A.Pozo Ruz, F.Sandoval Sistema de posicionamiento global (GPS), disponible en
http://www.oocities.org/es/foro_gps/infografia/gps5.pdf
[2] David Abelardo Garcıa Alvarez Sistema GNSS (GLO-
BAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM), disponible en
http://arantxa.ii.uam.es/~jms/pfcsteleco/lecturas/20080125DavidGarcia.pdf
[3] Jorge Cogo, Ramon.G.Lopez, Carlos.H.Muravchik Recep-
tor GNSS Multiantena para Aplicaciones Aeroespaciales, disponible en
http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/38004
[4] Francisco.M.Ruiz Trabajo final de grado: Programacion con dispositivos moviles. Apli-
caciones para geolocalizacion, Cap.02,Universidad Politecnica de Valencia, Julio 2014
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Documento hecho en LATEX• Diciembre 2015 • Procesamiento GNSS, Grupo 61
[5] Victor Cioce, Giovanni Royero, Ana Canga, Germay Ba-
rrios, Miguel Espinoza Reunion SIRGAS 2013,SIRGAS disponible en
http://www.sirgas.org/fileadmin/docs/Boletines/Bol18
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