Ingeniero

Medición de Pseudodistancias.

Con los métodos de medición del sistema GPS, se miden distancias entre la antena del Receptor y los Satélites.

Para la solución geométrica son suficientes tres mediciones de este tipo:

La posición de la antena viene dada por el punto de intersección de tres esferas, con la posición de los satélites como centro de las esferas y tres distancias medidas como radios. La distancia desde el Receptor al Satélite se obtiene por medio de una medición del tiempo de propagación con ayuda del código GA, o bien, el código P. Simplificando se puede representar como sigue: El Satélite transmite un impulso (Código), el cual contiene como información adicional el instante de la emisión (a) y en el Receptor se mide el momento de llegada (b) del impulso y se lee la información contenida sobre el instante de emisión, la diferencia de tiempo (b-a) multiplicada por la velocidad de propagación de la señal da la distancia siempre que el reloj del Satélite y del Receptor estén perfectamente sincronizados, ya que normalmente éste no es el caso, se obtiene una distancia falsa proporcional a la diferencia de relojes, dicha diferencia o desfase de relojes va a entrar como una incógnita más en las ecuaciones del cálculo de la distancia al Satélite.

Medida de Código:

Pseudodistancia en metros de acuerdo con la definición:

Monografias.com

Monografias.com

Monografias.comConstante del reloj del Receptor.

Monografias.comConstante del reloj del Satélite.

Monografias.comInstante real de la Transmisión de la señal.

Monografias.comInstante de la Transmisión en el marco de tiempo real del Satélite.

Monografias.comInstante real de la Recepción de la señal.

Monografias.comInstante de Recepción de la señal en el marco de tiempo del Receptor.

La Pseudodistancia no está corregida de efectos externos: retardo ionosférico, refracción atmosférica, error del reloj del satélite, etc.

Medición de distancias con medidas de fase.

Contrariamente a la Pseudodistancia, en la que se mide el tiempo de propagación con ayuda de los códigos modulados C/A ó P, aquí se mide el desfase de la onda portadora y la fase de la señal llegada del Satélite es comparada con la fase de una señal de referencia generada en el Receptor.

Del desfase se obtiene una parte de la distancia como parte de la longitud de onda; esto significa en la medición hecha la frecuencia L1, que es una parte de la distancia comprendida en 1cm, en la frecuencia L2 en 24cm y esto con resolución en el ámbito sub-milimétrico, en principio el número de longitudes de ondas completas en la distancia Satélite-Receptor permanece desconocido, es por ello que el programa de cálculo tiene que estar en condiciones de determinar el número de longitudes de onda desconocidas para poder calcular las coordenadas de la estación.

Medida de portadora de fase:

Fase continua expresada en ciclos de las portadoras L1 y L2, de acuerdo con la definición: phi = Fase Generada por Receptor-Fase Recibida.

Método Diferencial.

Las señales de los Satélites son recibidas simultáneamente por dos Receptores y con este método se anulan un cierto grado de errores inevitables como la imprecisión de la órbita del Satélite y se obtiene con ello una mayor precisión que con la determinación de un punto aislado, es entonces donde se utiliza el método de medición de fase que da una mayor precisión que el de la medida de la Pseudodistancia y evidentemente es necesario restituir en un ordenador los puntos medidos en distintas estaciones.

Los errores que se eliminan utilizando el Método Diferencial son los siguientes:

Disponibilidad Selectiva. (SA)

Retardo Inosférico.

Retardo Troposférico.

Error en las efemérides.

Error del reloj del Satélite.

Medición GPS Diferencial en tiempo real para batimetría.

Como hemos podido ver anteriormente, solamente con el Método Diferencial se pueden obtener altas precisiones, debido a que con este método se anulan las principales fuentes de error, esto exige el trabajar con dos Receptores GPS de forma simultánea y básicamente obtendremos de forma precisa la posición relativa entre ambos Receptores.

Para la realización de batimetrías utilizaremos el método diferencial en tiempo real, es decir, dispondremos de nuestra posición precisa en el instante de medición, esto es posible gracias a un Radio enlace entre la estación de referencia y el equipo móvil que va instalado en la embarcación, la precisión que se puede obtener en la posición está condicionada por el tipo de observable que utilicemos, es decir, código o fase y dicha precisión va a ser la que determine nuestra metodología de trabajo.

Antes de continuar expondremos las dos tareas que tienen que cumplir un sistema para levantamiento batimétrico:

1) Navegación, es decir, el sistema debe de ser capaz de indicarnos que camino debemos de seguir para no crear zonas de solapes indeseados o bien que nos indique por donde debemos llevar la embarcación por unos perfiles predeterminados.

2) Sincronización de los datos recibidos por el instrumento de medidas de profundidades (En nuestro caso, Ecosonda) y por el instrumento que nos indica plan métricamente, donde se ha producido esta medida de profundidad. (GPS)

Los sistemas clásicos utilizados hasta el momento solucionaban el problema de diferentes maneras.

Escandallo y métodos topográficos clásicos.

Escandallo: Las primeras sondas eran simples pesos de plomo de forma troncocónica (Escandallo) atados a una cuerda (Sondaleza), que se dejaba caer hasta tocar el fondo, este tipo de sonda sólo se utiliza hoy en día para trabajos muy expeditos y cercanos a la costa para obtener calidades de fondo.

Para tomar la posición existen dos variantes:

Método Intersección Directa: Se marran las cabeceras de los perfiles a seguir por la embarcación y se estaciona uno de los teodolitos en el perfil, orientando en otro de los perfiles, este teodolito introducirá a la embarcación dentro del perfil y cambiará de estación para cada perfil, el otro teodolito se coloca en otro punto de coordenadas conocidas y tomará lectura angular marcando el instante para tomar lectura de profundidad con el escandallo.

Método Polar: Este método solo requiere de una estación total o teodolito y distanció metro, estacionado en la cabecera de cada perfil y orientado pertinentemente. La estación total obtendrá las coordenadas de un prisma, o conjunto de prismas, instalados sobre la embarcación y a su vez guiará a la embarcación a lo largo del perfil, deben de sincronizar el momento de medición sobre el prisma y el momento de lectura de profundidad con el escandallo.

Este sistema presenta varios errores, en sus dos variantes y por una parte, se necesita una gran coordinación en el momento de la medición de distancia y profundidad, ya que por muy bien que se realice la sincronización siempre existe una diferencia entre el punto de visualización y el punto de fondeo del escandallo y por otra parte, el error más importante es el valor de la profundidad, pues la estimación visual que se realiza en el escandallo hay que corregirle de la variación del nivel del mar, así como de las oscilaciones del barco producidas por el oleaje.

Ecosonda y métodos topográficos clásicos.

Este sistema es idéntico al anterior en cuanto a la metodología empleada en el método topográfico y en sus dos variantes, lo que varia es el método de medición de profundidad, que en este caso se realizará con una sonda que detallaremos a continuación.

Las primeras sondas eran manuales, actualmente dibujan directamente el perfil del fondo mediante un procedimiento análogo al de los sismógrafos y donde el equipo de sondeo está diseñado para producir el sonido, recibir y amplificar el eco, medir el tiempo transcurrido desde la emisión y la recepción del sonido, así como convertir este intervalo de tiempo en unidades de profundidad y registrar estas medidas de profundidad en una banda de papel instalado sobre un tambor giratorio. El sonido es producido por un "Transductor", que automáticamente convierte un impulso eléctrico en una onda sonora, el Transductor también recoge el eco reflejado por el fondo y lo convierte en una señal eléctrica, que es amplificada y registrada en unidades de profundidad sobre una banda graduada.

Las ondas sonoras son emitidas por el Transductor a intervalos de tiempo muy cortos; así por ejemplo un modelo portátil de sonda de esta clase, cuya máxima profundidad de alcance no llega a los 75m, hace los sondeos a la velocidad de 600 por minuto.

El sonido atraviesa el agua a una velocidad casi constante, pero esta velocidad (Aproximadamente 1440m/s) varía con la temperatura, salinidad y profundidad (Presión).

Los instrumentos de sondeo acústico operan para cierta velocidad del sonido, que se llama "Velocidad de Calibración" y todos los sondeos están afectados por un error cuya magnitud es directamente proporcional a la diferencia entre la velocidad de calibración y la real de transmisión en el agua al hacer el sondeo, existen tablas que dan la corrección que hay que aplicar para los distintos valores de la temperatura, la salinidad y la profundidad.

Muchas de las sondas portátiles de esta clase están equipadas de modo que se puedan corregir antes de hacer los sondeos, teniendo en cuenta dichos valores para obtenerla profundidad real del sondeo.

Este ajuste se hace bajando una barra de contraste hasta cierta distancia por debajo del Transductor y regulando

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