Tipos de disposi tivos GPS
4.1 Introducción Existen varios tipos de receptores GPS, dependiendo de sus características se pueden generalizar en receptores geodésicos de doble frecuencia, receptores geodésicos con medición de fase sobre L1, receptores de código avanzados y los navegadores convencionales. El programa (GEORAP), generado para este proyecto final de carrera, está orientado para ser utilizado con equipos GPS navegadores, por lo que se ha profundizado en el estudio de los diversos tipos de receptores de código que podemos encontrar en el mercado.
4.2. Receptores geodésicos de doble frecuencia Trabajan con la portadora L1 y también con la L2, lo cual permite disminuir los errores derivados de la propagación desigual de la señal a través de las distintas capas atmosféricas (sobre todo la ionosfera) y resolver la ambigüedad del número de ciclos de la portadora.
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Con este tipo de equipos se pueden llegar a precisiones por debajo del centímetro con postprocesado para distancias de hasta 10 km , y por debajo del metro para distancias de hasta 500 km.
Además de con técnicas de postprocesado en gabinete, los receptores bifrecuencia también se usan con correcciones en tiempo real. Para este último caso, lo normal es usarlos junto con algoritmos RTK (Real Time Kinematic), que permiten precisiones centimétricas en tiempo real en combinación con estaciones de referencia.
Algunos de ellos son compatibles con sistemas DGPS vía satélite; los servicios de corrección de última generación vía satélite junto con lectores de doble frecuencia permiten llegar hasta precisiones decimétricas en tiempo real, si bien no es muy normal ver este tipo de metodologías junto este tipo de receptores.
El precio de un receptor bifrecuencia de última generación está entorno a 20.000 Euros (incluyendo un receptor adicional para operar como estación base, un emisor de radio para enviar la corrección de la señal y tecnología RTK de inicialización instantánea).
Figura 4.1 Equipo GPS e doble frecuencia
4.3. Receptores geodésicos con medición de fase sobre L1 Son receptores que trabajan con la onda portadora L1 acumulando información que, con postprocesado, en gabinete permite obtener precisiones relativas centimétricas en el mejor de los casos para distancias de hasta 25 ó 30 km y submétricas para distancias de hasta 50 km. Permiten el cálculo de vectores con su evaluación estadística y son aptos para el ajuste de redes, aunque se trata de una tecnología obsoleta hoy en día.
Este tipo de receptores suelen ser usados con métodos relativos estáticos, con el uso de estaciones de referencia complementarias. Muchos de ellos son también compatibles con los servicios DGPS vía satélite trabajando en lectura de
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código exclusivamente, mediante la incorporación de una tarjeta electrónica de expansión y la suscripción al sistema.
Su precio suele estar entorno a 4.000 Euros (sin incluir estación base de referencia ni otro tipo de suscripciones a corrección DGPS vía satélite).
4.4. Receptores de código C/A avanzados Son receptores que además de analizar el código C/A disponen de lectura (con ciertas limitaciones) de la fase portadora L1.
Estos receptores permiten el uso de metodologías diferenciales, en ocasiones bajo la forma de suscripciones a servicios vía satélite como OmniStar ® o LandStar®, consiguiendo bajo esta metodología precisiones entorno a 1 m. en tiempo real. Este tipo de servicio tiene la enorme ventaja de que se dispone de corrección instantánea sin necesidad de montar ninguna estación de referencia, y para casi para cualquier parte del globo en tiempo real. Dicha suscripción suele tener un precio anual de alrededor de 1.400 Euros para precisión métrica y un solo país; también se puede contratar por períodos limitados de semanas, meses o incluso por días avisando por adelantado.
El precio aproximado de un equipo de estas características, incluyendo una PDA y la suscripción al sistema DGPS vía satélite por un año está entorno a los 6.000 Euros. 4.5. Navegadores convencionales Los navegadores son los tipos de receptores GPS más extendidos, dados su bajo coste y multiplicidad de aplicaciones. Consisten en receptores capaces de leer el código C/A, que pueden tener incluso capacidad para leer señales diferenciales vía radio o conexión software y también capacidad para representar cartografía sencilla en una pantalla de cristal líquido.
Permiten conocer las coordenadas en varios formatos y conversión de baja precisión a datum locales desde WGS84 (Word Geodetic System 1984), sistema geodésico de referencia en GPS. También permiten la navegación asistida con indicación de rumbos, direcciones y señales audibles de llegada en rutas definidas por el usuario a través de puntos de referencia ( waypoints). 30
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Los precios de este tipo de navegadores pueden ir de los noventa a los 600 Euros aproximadamente, y sus precisiones pueden ir de los 25 m a los 7 m en planimetría (sin Disposición Selectiva), y un error de al menos 16 m en altimetría, dependiendo de la visibilidad de satélites y de la geometría que presenten los mismos. Con DGPS pueden tener precisiones por debajo de 5m. 4.5.1 Tipos de Navegadores Los navegadores GPS se pueden clasificar en dos grupos: dispositivos basados en GPS dedicado; y equipos GPS que necesitan utilizarse conjuntamente con PDA, ordenador ó móvil.
a) Navegadores basados en un GPS dedicado. Estos dispositivos proporcionan una interfaz gráfica al usuario, proporcionan datos de navegación (latitud, longitud, altitud, velocidad, satélites en vista, hora o brújula electrónica). Una de las características más importantes de estos receptore s es la de poder grabar o marcar una determinada posición a través de la función w a y p o i n t (punto de camino), la cual generalmente podremos asociar un nombre
(o incluso un icono). A partir de la anterior función se pueden crear rutas (agrupación en secuencia de waypoints): una ruta contiene una posición de partida y una final, así como toda una serie de localizaciones intermedias a lo largo del trayecto.
También podemos hacer que sea el propio GPS el que grabe
automáticamente nuestra ruta o "huella" a través de la función t r a c k (nuestro receptor grabará un punto cada vez que cambiemos de dirección), para que podamos volver, sin ningún problema, a nuestro punto de partida. Muchos de estos equipos incorporan ó dan la posibilidad de importar cartografía, haciendo que su utilización sea más atrayente.
Figura 4.2. Pantallas del Garmin GPSMAP 60C
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Dependiendo del servicio que prestan se pueden dividir en dos grupos: el primer grupo esta formado por los GPS para uso en senderismo, BTT (Bicicletas Todo Terreno), motos, atletas o marítimos. En el otro grupo están los GPS para uso en vehículos y tienen su función principal es la de guiar al conductor por carreteras y calles, hasta un lugar de destino.
S e n d er i s m o, B T T , atle t as o de por t es m ar í t i m os .
Las marcas líderes en este sector son Garmin ® y Magellan®. El desarrollo de estas marcas es tan amplio que incluso poseen su propio protocolo de transmisión de datos.
Magellan eXplorist™ 100 Magellan eXplorist™ XL GPS Meridian Gold
Figura 4.3. Tipos de dispositivos Magellan
eTrex
eTrex Camo
eTrex Venture CX
Etrex Vista CX
Edge 305 (HR/CAD)
Figura 4.4. Tipos de dispositivos Garmin
Las características generales de estos equipos son:
Antena integrada. Receptor de 12 canales paralelos, compatible con la tecnología WAAS (EGNOS en Europa) de corrección de errores, que permite precisiones de 5 metros e inferiores. Batería de pilas. Pantalla en blanco y negro, ó a color. Estado de satélites: Muestran datos de los satélites GPS que detectan su posición y obtienen información sobre su estado. Capacidad de almacenar hasta 500 waypoints de usuario con nombre y símbolo, 20 rutas reversibles, 50 puntos por ruta.
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Las características específicas que suelen incluir algunos de estos equipos son:
Permiten inserción de tarjetas externas. Resistente al agua. Incluye altímetro barométrico y un compás electrónico. Algunos más especializados para uso BTT, como el Edge 305 es capaz de medir la cadencia de pedaleo, el ritmo cardíaco, la velocidad, la distancia, el tiempo, las calorías quemadas, la altitud, las subidas y pendientes y muchos datos más. Muchos de ellos poseen ó dan la posibilidad de incorporar datos de ciudades, autopistas, carreteras principales, parques, principales vías fluviales, aeropuertos, etc. Así como mapas topográficos y callejeros. Interfaz con PC, a través del puerto serie, ó en el caso de los más sofisticados con puerto USB. Utilizando protocolos propietarios como en el caso de Garmin, NMEA y RTCM. Los dispositivos más evolucionados traen el chip SiRF Star 3 GPS, que hace que sean receptores hipersensibles, encontrando rápidamente la señal GPS y garantiza una recepción óptima y precisa. Vehículos: Las marcas más comerciales de estos equipos son TomTom® y Garmin®.
®
®
TomTom GP 510/710/910 TomTom ONE España V2
Figura 4.5. Tipos de dispositivos TomTom ®
®
®
®
®
Garmin Nuvi
Garmin Nuvi 360/610/660 -
GARMIN StreetPilot
GARMIN GPSMap
300/310/350
Europa-
7200/7500
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Figura 4.6. Tipos de dispositivos Garmin ®
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Las cualidades generales de los receptores GPS para vehículos, más modernos el mercado son:
Pantalla indicando el rumbo, velocidad y distancia. Intrega el chipset SiRF Star III de alta sensibilidad. Brújula: La brújula aparece en la pantalla, para que se oriente todavía mejor. Permiten calcular rutas, ver y elegir el camino deseado. Así como búsqueda de lugares (calle y número) ó puntos de interés (aparcamientos, gasolineras y otros). Instrucciones habladas y en varios idiomas. Pantalla táctil Pantalla LCD extra ancha. Baterías de Ion-Litio, recargables con el cable del mechero. Mapas detallados de toda Europa, EE. UU. y Canadá. Posibilidad de cambiar mapas reemplazando la tarjeta externa. Conectividad: Bluetooth, puerto serie y USB.
También nos los podemos encontrar con estas características particulares:
Incorpora reproductor MP3, reproductor audio book, visor de imágenes en JPEG, reloj mundial (horas por zonas), conversor de moneda y medidas, y calculadora. Kit de Manos libres para el coche. Algunos más sofisticados como el GPSMAP, se le pueden incorporar opcionalmente un kit náutico, con una tarjeta de memoria de 64 Mb y un CD-ROM MapSource BlueChart®, el GPS muestra información tal como contornos de profundidad, zonas de marea, ayudas a la navegación, zonas restringidas, boyas, etc. Algunos de ellos son compatibles con el receptor RDS ( Radio Data System) GTM 10, que permiten recibir información del tráfico y poder así proporcionar rutas evitando atascos, obras, restricciones, sin gastos de funcionamiento porque usan la subportadora RDS de forma gratuita para obtener esa información. Servicios como TomTom® Plus que permiten descargarse vía GPRS información sobre el tráfico, condiciones de las carreteras (atascos, cámaras de seguridad fijas y móviles), localizador de contactos. Ranura de expansión de memoria. 34
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b) Navegadores GPS móvil.
para usar conjuntamente con PDA, ordenador o
Este es un nuevo concepto de navegador que se apoya en tres pilares fundamentales: Un receptor GPS con interfaz de comunicación; una PDA (Personal Digital Assistant), ordenador o móvil, y un programa para comunicarlos y tratar los
datos del GPS. Las ventajas que se obtienen son las siguientes:
Total versatilidad, en un mismo sistema pueden estar instalados distintos programas que aunque compartan la PDA y el receptor GPS, tengan usos totalmente distintos, Por ejemplo: un programa navegador, un programa para uso en todo terreno o un programa medir distancias jugando al golf.
La PDA conserva todas sus capacidades y puede ser usada para otras aplicaciones ajenas al Navegador. Como por ejemplo: Agenda, Editor de textos, Juegos o un reproductor de música MP3.
Posibilidad de conexión vía TCP/IP, GSM o GPRS para utilizar el dispositivo en modo diferencial.
Facilidad para el intercambio de información entre usuarios. Ya existen sitios en Internet donde, por ejemplo se publican puntos de interés creados por los propios usuarios, como lugares de tapas, paradas de taxi ó empresas.
Fácilmente actualizable, tanto los programas como la cartografía que utiliza.
Constante renovación al poder instalar los nuevos programas que vayan surgiendo.
Sistema de bolsillo de muy reducido tamaño, permitiendo su fácil transporte.
No cabe duda que la maquina más versátil que existe actualmente es un ordenador, es precisamente esta circunstancia la que hace que este tipo de navegadores sea una de las mejores opciones.
En el mercado podemos encontrar una gran variedad de equipos que han sido construidos para ser utilizados con PDAs, ordenadores ó móviles, entre ellos se pueden hacer varias grupos según sea su forma de conexión, podemos encontrar de tarjeta (Compact Flash, tarjeta SD), Bluetooth, USB, RS232 y PS/2. 35
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Tarjeta (receptor GPS C o m p a c t F l a s h , tarjeta SD)
SysOnChip
®
®
CF PLUS Sirf III
GPS Haicom 305III + Slot SD
Figura 4.7. Receptores GPS de tarjeta
Las características de estos equipos:
Suelen tener incorporado el chip SiRF Star III. Utilizan 12 ó 20 canales paralelos para búsqueda de satélites. Sólo proporcionan datos en el datum WGS-84. Antena: Antena Helicoidal Incorporada y antena externa opcional. Mensaje de Salida: NMEA 0183 (GGA, GSA, GSV, RMC y VTG) convertible en SiRF. Utilizan la tarjeta Compact Flash Tipo 1 o 2/ Mini-1394 como interfaz hardware. Suelen ser alimentados con 3.3 voltios a corriente continua.
Formas de conexión:
Figura 4.8. Formas de conexión
1.- Como un receptor GPS Compact Flash. 2.- Como una tarjeta SD. 3.- Como un receptor GPS tipo "ratón" conectado a una PDA.
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Bluetooth
®
SysOnChip SMART BLUE
®
BT-TRACER100
®
Qstarz BT-Q810 / iBlue 737
Figura 4.9. Algunos receptores GPS Bluetooth
Estos dispositivos tienen las siguientes características: La mayoría traen incorporado el chip SiRF Star III. Utilizan 12 ó 20 canales paralelos para búsqueda de satélites. Tienen un consumo aproximado de 115 mA con baterías de 3,3 voltios. Batería del Litio recargable. Los protocolos utilizados para transmitir los datos son NMEA-0183, SIRF. Sólo proporcionan datos en el datum WGS-84. Algunos de ellos son compatible con WASS/EGNOS.
USB, RS232 ó PS/2
®
SANAV
®
GM-48UB
®
GM-44UB
GPS USB HAICOM DUAL HI204III
Figura 4.10. Algunos receptores GPS USB
Suelen tener las siguientes características: La mayoría traen incorporado el chip SiRF Star III ó Antaris4 de ATMEL. Utilizan 12 ó 20 canales paralelos para búsqueda de satélites. Tienen un consumo aproximado de 60 mA. Los protocolos utilizados para transmitir los datos son NMEA-0183, SIRF. Con las sentencias: GPGGA, GPGLL, GPGSA, GPGSV, GPRMC, PVTG y GPZDA. Sólo proporcionan datos en el datum WGS-84. Algunos de ellos son compatible con WASS/EGNOS. Velocidad de datos: 2400/4800/9600/38400/57600/115200 seleccionable.
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c) GPS Localizadores
Localizador TrackStar III
®
Localizador GPRS WebTrac4
®
Figura 4.11. GPS localizadores
Estos localizadores están dotados de un GPS con ChipSet SiRF Star III de última generación y un módulo GSM con capacidad de GPRS, SMS y voz que permite enviar la posición a un servidor Web, a un e-mail o a un teléfono móvil y monitorizar el sonido ambiente.
Se utiliza principalmente para las siguientes aplicaciones:
Control de Flotas, seguridad y recuperación de vehículos. Localización de vehículos de una empresa. Vigilancia de mercancías valiosas. Seguimiento en tiempo real y seguimiento de incógnito. Observación de Yates. Seguridad personal. Vigilancia de enfermos y adolescentes. Sistema de localización para colectivos de riesgo.
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