Geodesia. Cartografía. Sistemas de referencia. Tiempos.

03.06.2013 Views
Navegación por posicionamiento GNSS: Navegación por satélite GPS: Otros conceptos Diseño de un procedimiento III Fundamentos básicos Navegación DME-DME y el diseño de aerovías 12,000 2.70 2.51 5.05 Aparte se añaden pequeños ”buffers”para aumentar la 11,000 2.61 2.42 4.92 seguridad de los procedimientos. Usando los valores de XTT y ATT se pueden diseñar RNAV in Europe - Procedure Design Master Class EUROCONTROL procedimientos DESIGN OF PROTECTION RNAV. AREAS IAWP SECONDARY AREA PRIMARY AREA Eliane Belin IWP 19 Guidance Material for the Design of Terminal Procedures for DME/DME and GNSS Area Navigation 2.3.4 The procedure designer should choose the table based upon the worst case navaid availability for the waypoint in question. In other words, how many DME stations are within range and available for use at the lowest usable level at the waypoint. The XTT, ATT and !AW values at that level, for the appropriate phase of flight, should then be used for all containment area calculations associated with that waypoint. The en-route values are provided for use on arrival legs that are more than 25 NM from the IAWP. Altitude En-route IAWP/IWP FAWP/MAWP/DWP (ft) XTT (NM) ATT (NM) !AW (NM) XTT (NM) ATT (NM) !AW (NM) 15,000 For all altitudes 2.94 2.76 5.41 14,000 4.08 3.56 8.10 2.86 2.68 5.29 13,000 2.78 2.60 5.17 XTT (NM) ATT (NM) !AW (NM) 10,000 2.53 2.32 4.79 2.37 2.32 4.06 9,000 2.43 2.22 4.65 2.27 2.22 3.91 8,000 2.34 2.11 4.50 2.17 2.11 3.75 7,000 2.23 2.00 4.35 2.06 2.00 3.59 6,000 2.13 1.88 4.19 1.94 1.88 3.41 5,000 2.01 1.74 4.01 1.81 1.74 3.22 4,000 1.88 1.60 3.83 1.67 1.60 3.01 3,000 1.75 1.43 3.62 1.52 1.43 2.77 2,000 1.59 1.24 3.38 1.33 1.24 2.50 1,000 1.40 0.98 3.10 1.10 0.98 2.15 500 0.95 0.81 1.92 Table 2 - XTT, ATT and Semi-width Values (in NM) for DME/DME RNAV (Only 2 DMEs available) Altitude En-route IAWP/IWP FAWP/MAWP/DWP (ft) XTT (NM) ATT (NM) !AW (NM) XTT (NM) ATT (NM) !AW (NM) XTT (NM) ATT (NM) !AW (NM) 15,000 For all altitudes 2.37 2.15 4.55 14,000 3.40 2.67 7.10 2.31 2.08 4.47 13,000 2.25 2.02 4.38 12,000 2.19 1.95 4.29 11,000 2.13 1.88 4.19 10,000 2.06 1.80 4.10 1.87 1.80 3.31 9,000 2.00 1.73 3.99 1.80 1.73 3.20 8,000 1.92 1.64 3.89 1.72 1.64 3.08 7,000 1.85 1.56 3.78 1.63 1.56 2.95 6,000 1.77 1.46 3.66 1.55 1.46 2.82 5,000 1.69 1.36 3.53 1.45 1.36 2.67 4,000 1.60 1.25 3.40 1.34 1.25 2.52 3,000 1.50 1.12 3.25 1.23 1.12 2.34 2,000 1.39 0.97 3.09 1.09 0.97 2.14 1,000 1.27 0.78 2.90 0.92 0.78 1.89 500 0.82 0.64 1.72 Table 3 - XTT, ATT and Semi-width Values (in NM) for DME/DME RNAV (More than 2 DMEs available) Los cálculos anteriores se pueden encontrar tabulados. Navegación por posicionamiento GNSS: Navegación por satélite GPS: Otros conceptos Edition : 2.2 Released Issue Page 8 GPS: segmentos Cálculo de posición. Errores. Cálculo de velocidad. Sistemas de posicionamiento satelitales: TRANSIT 13 / 48 En 1957, cuando se lanzó el Sputnik, se observó que empleando el efecto Doppler a sus señales de radio se podía estimar su velocidad relativa al observador. A partir de la velocidad relativa se podía encontrar la posición relativa, y suponiendo que el observador conociera su posición perfectamente, por tanto se encontraba la posición del Sputnik. Se plantea la idea de invertir este cálculo: conocida la posición del satélite, y utilizando señales de radio, determinar la posición del observador. Un primer sistema satelital es el sistema TRANSIT: 5 satélites en órbita polar baja y 5 repuestos. Empleaba el efecto Doppler para obtener medidas 2-D de la posición, con precisión de 200–400 m. En servicio desde 1965 hasta 1991. Actualización de posición cada 30 minutos (φ = 80 o )–110 minutos (φ = 0 0 ). 14 / 48 Navegación por posicionamiento GNSS: Navegación por satélite GPS: Otros conceptos GPS: segmentos Cálculo de posición. Errores. Cálculo de velocidad. Sistemas de posicionamiento satelitales: GPS En los años 60 agencias de EE.UU. (NASA, DoD...) se interesan por desarrollar un sistema: Global. 3-D. De gran precisión. Con operación continua. Útil en plataformas de dinámica rápida. En los años 70 nace el sistema GPS (Global Positioning System) que satisface los criterios demandados y es pasivo: permite infinitos usuarios. El sistema en su concepción es de naturaleza militar. 1978: Se lanza el primer satélite. Años 80: el sistema es operacional. Años 90: modernización del sistema. El uso civil supera ampliamente al militar. 2000: Se desconecta la S.A. (Selective Availability). Otros sistemas: Glonass (Rusia), Beidou y Compass(China), Galileo (UE, 2010?). Navegación por posicionamiento GNSS: Navegación por satélite GPS: Otros conceptos GPS: segmento espacial GPS: segmentos Cálculo de posición. Errores. Cálculo de velocidad. Constelación de 24 satélites (nominal) distribuidos en 6 planos orbitales, con 4 satélites por plano. Órbitas circulares. 15 / 48 La constelación se ubica en órbita media, con una altitud aproximada de 20200 kilómetros sobre la Tierra. Satélites NAVSTAR, fabricados por Rockwell International. Pesan 860 kg. Cada satélite lleva a bordo un reloj atómico sincronizado con el tiempo GPS. Cada satélite emite continuamente un mensaje en dos frecuencias: L1(1575.42 Mhz), L2(1227.6MHz). El mensaje tiene 2 partes: C/A code (coarse/adquisition) y P code (precision). Contienen una secuencia que permite estimar el tiempo de recepción e información sobre la localización del 16 / 48 satélite (efemérides).

Navegación por posicionamiento GNSS: Navegación por satélite GPS: Otros conceptos GPS: segmento de control Navegación por posicionamiento GNSS: Navegación por satélite GPS: Otros conceptos GPS: segmento de usuario GPS: segmentos Cálculo de posición. Errores. Cálculo de velocidad. Segmento de control: red que monitoriza el estado de los satélites. Actualiza con observaciones la posición real de los satélites (efemérides). Sincroniza los relojes atómicos. Controlado por el ejército. La estación de control maestra está en Colorado (Schriever AFB). GPS: segmentos Cálculo de posición. Errores. Cálculo de velocidad. Dispositivo que emplea un usuario de GPS para obtener su posición a partir de las señales recibidas. Para ello implementa un algoritmo de estimación de posición. Requiere: receptor de radio, reloj de cuarzo. 17 / 48 Contiene un propagador de órbitas: calcula la posición de los satélites a partir de las efemérides. El GPS fue concebido con uso dual, civil o militar. La señal militar está encriptada, y permite mayor precisión (PPS=Precise Positioning System). La señal civil tenía ruido añadido para hacerla menos precisa (SPS=Standard Positioning System). Ésta adición de ruido se denominaba S.A.=Selective Availability, pero se desactivó en 2000, incrementando la precisión SPS. Las precisiones mínimas SPS son del orden de 13m. 2drms horizontal, 22m 2-σ vertical, 0.2m/s 2-σ en velocidad y 40ns 2-σ en tiempo. 18 / 48 Navegación por posicionamiento GNSS: Navegación por satélite GPS: Otros conceptos Observables. Pseudodistancia. GPS: segmentos Cálculo de posición. Errores. Cálculo de velocidad. Las medidas del receptor GPS se denominan observables. A partir de las señales enviadas por un satélite, es posible determinar el tiempo t0 en el que se enviaron. Comparando con el tiempo t1 de recepción, el primer observable que se obtiene es la diferencia de tiempos ∆t = t1 − t0. Llamando r a la distancia receptor-satélite, r = r = c∆t, donde c es la velocidad de la luz. Definamos ρ = c∆t. Si el reloj del receptor (un reloj de cuarzo) estuviera sincronizado perfectamente con el tiempo GPS (dado por los relojes atómicos a bordo de los satélites), entonces ρ sería una medida exacta de la distancia. Pero un reloj de cuarzo tiene errores; treceptor = tGPS + tu, donde tu es el sesgo del reloj. Errores muy pequeños corresponden con grandes distancias ya que c es muy elevado. Ya que ρ no es una medida exacta de la distancia se denomina pseudodistancia. 19 / 48 Navegación por posicionamiento GNSS: Navegación por satélite GPS: Otros conceptos Cálculo de la posición. GPS: segmentos Cálculo de posición. Errores. Cálculo de velocidad. Llamemos s a la posición del satélite y u a la posición del usuario. En aplicaciones GPS se suele trabajar en el sistema de referencia ECI o a veces ECEF. Se tiene entonces que r = s − u. Luego r = ρ − ctu = s − u. En el mensaje de navegación está codificada la efemérides del satélite con gran precisión, lo que permite calcular s con gran exactitud. Por tanto para cada satélite i que sea visible en un instante dado tendremos una ecuación del tipo ρi − ctu = s i − u (una esfera). ¿Cuántos satélites serán necesarios para hallar u? La intersección de dos esferas es una circunferencia. La intersección de tres esferas son dos puntos. Además tu es desconocido: son necesarios al menos cuatro satélites. 20 / 48

Page 1 and 2: Geodesia Geodesia Cartografía Sist

Page 3 and 4: Modelos de Tierra Geodesia Cartogra

Page 5 and 6: Geodesia Cartografía Sistemas de r

Page 7 and 8: Cartografía Geodesia Cartografía





Page 17 and 18: Fig. 2.3 Single rotation in three-a

Page 19 and 20: Introducción histórica Navegació



Page 25 and 26: Ecuaciones Diferenciales Cinemátic




Page 33 and 34: Sistema de navegación autónomo: N






Page 45 and 46: Navegación por posicionamiento GNS

Page 47: RNAV/RNP Navegación por posicionam

Page 51 and 52: Navegación por posicionamiento GNS

Page 53 and 54: Efecto Doppler Navegación por posi

Page 55 and 56: Disponibilidad IV Navegación por p

Page 57 and 58: Sistemas de navegación integrados



Page 63: Sistemas de navegación integrados

sistemas

sistema

actitud

tierra

ecuaciones

modelos

errores

geodesia

tiempos

filtro

aero.us.es

Geodesia. Cartografía. Sistemas de referencia. Tiempos.

Geodesia. Cartografía. Sistemas de referencia. Tiempos. ... View more Geodesia. Cartografía. Sistemas de referencia. Tiempos.

Delete template?

Save as template ?

Geodesia. Cartografía. Sistemas de referencia. Tiempos. Geodesia. Cartografía. Sistemas de referencia. Tiempos.