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EL FUTURO DEL SISTEMA GPS COMO BASE PARA LA

AGRICULTURA DE PRECISIÓN

EL FUTURO DEL SISTEMA GPS COMO BASE PARA LA

AGRICULTURA DE PRECISIÓN

Ing. Agr. Axel von MartiniIng. Agr. Axel von Martini

Servicios AgropecuariosEspecializados

A&A

El nuevo sistema de manejo planteado por el concepto de manejo sitio específico de los cultivos a través de las herramientas de Agricultura de Precisión, depende en gran medida de la utilización de algún sistema de posicionamiento.

El hecho de agregar una variable espacial a los datos, análisis y manejo de los cultivos implica que de alguna manera debemos agregar coordenadas a cada uno de los pasos realizados en el manejo sitio específico

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Tipos de posicionamientos

con GPS

Tipos de posicionamientos

con GPS

•Autónomo

•Corrección diferencial en tiempo real

•Corrección diferencial en postproceso

•Autónomo

•Corrección diferencial en tiempo real

•Corrección diferencial en postproceso

EEA MANFREDIEEA MANFREDI

AutónomoAutónomo

Precisión4 - 20 mPrecisión4 - 20 m

3

Contribución al error (M)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Mensaje de Navegación

Modelo Troposférico

Sesgo del código de Fase C/A

Orbita

Ruido de receptor

Reloj de Satélite

Modelo Ionosférico - mejor sitio

Modelo Ionosférico - promedio global

Modelo Ionosférico - peor sitio

Metros

4

Error en el plano (2drms): 3,31 metrosError en 3 dimensiones (SEP): 7,21 metrosMáxima distancia entre puntos: 14,7 metros

Precisión del GPSPrecisión del GPS

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5Series1

Ejemplo: precisión 1,7 mEjemplo: precisión 1,7 m

5

6

7

EEA MANFREDIEEA MANFREDI

Precisión30 cm - 1mPrecisión30 cm - 1m

Trimble 132

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

-0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15

metros

met

ros

Magellan 310

-8

-6

-4

-2

0

2

4

-6 -4 -2 0 2 4 6

metros

met

ros

8

Corrección diferencial enpostproceso

Corrección diferencial enpostproceso

Precisión30 cm - 5 mmPrecisión30 cm - 5 mm

30.8 m

26.2 m

26.2 m

30.8 m

31° 51´ 59” S63° 44´ 43” W

1

2

3 4

56

7

31° 51,99 S63° 44,72 W

Sensibilidad de la posiciónSensibilidad de la posición

9

Circunferencia deParalelo de latitudLatitud 1 minuto

de latitud1 minuto

de longitudKilómetros Millas náuticas

34° 1848.71 1539.75 33258.523 17958.16633° 1848.41 1557.55 33643.157 18165.85232° 1848.11 1574.89 34017.531 18367.99731° 1847.82 1591.74 34381.534 18564.54330° 1847.54 1608.10 34735.061 18755.43229° 1847.26 1623.98 35078.007 18940.609

1 Segundo de latitud = 30,80

1 Segundo de longitud = 26,24

Aplicaciones del sistema de posicionamiento

estándar en Agricultura de Precisión

Aplicaciones del sistema de posicionamiento

estándar en Agricultura de Precisión

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Muestreos dirigidos o georeferenciaciónde muestras

Muestreos dirigidos o georeferenciaciónde muestras

Dosisvariable

11

Mapeo de rendimiento

12

13

Plan de modernización del

GPS

Plan de modernización del

GPS

Objetivos del programa de modernización del GPS

Objetivos del programa de modernización del GPS

• Militares– Protección del servicio para el ejército de EEUU y aliados

• Agregado de nuevas señales y de mayor potencia para mejorar lascapacidades de navegación

• Modificar plataformas para detectar y localizar interferencias• Desarrollar y mejorar mejores tecnologías de seguridad

– Prevención del uso por parte de enemigos• Separar espectralmente las nuevas señales militares de las civiles

• Civiles– Preservación de los usos civilies y también proveer mejoras

• Agregar nuevas señales para mejorar la precisión y redundancia de señales

• Militares– Protección del servicio para el ejército de EEUU y aliados

• Agregado de nuevas señales y de mayor potencia para mejorar lascapacidades de navegación

• Modificar plataformas para detectar y localizar interferencias• Desarrollar y mejorar mejores tecnologías de seguridad

– Prevención del uso por parte de enemigos• Separar espectralmente las nuevas señales militares de las civiles

• Civiles– Preservación de los usos civilies y también proveer mejoras

• Agregar nuevas señales para mejorar la precisión y redundancia de señales

La finalización de la disponibilidad selectiva esel primer paso en el plan de modernización

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Block IIRs (12 SV’s)• Agregado de

código civil en L2• Agregado de nuevo

código militar M• Incremento de

potencia de señal

Modernización del segmento espacialModernización del segmento espacial

• Agregado de señalcivil L5 a todoslos Block IIFs

La modernización del GPS migra a un sistema espectralmente separadode las señales militares, proveyendo nuevas señales civiles

P(Y)P(Y)C/AC/A

P(Y)P(Y)C codeC codeMM--codecode MM--codecode

Señales en el espacio

L2 L1

P(Y)P(Y)C/AC/A

P(Y)P(Y)C codeC codeMM--codecode MM--codecode

Señales en el espacio

L21227.6MHz

L11575.42MHz

L51176.45MHz

Milestones

Space Segment

Control Segment

201720161999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

IIF SV1Launch

IIF Lite DeliveriesIIF SV7-SV12IIF SV1-SV6

IIF SV1-SV6IIF Lite Launches

IIF SV7-SV12

IIF OCSM-Code/L5

OCS

OCSTraining/Validation

ATP

GPS-IIIFull Capability

IOC

GPSFull Capability

FOC

DeliverS/W

OT&EComp.

SPI ContractDefinitization

M-CodeEarth

(18SV)

M-CodeEarth (24

SV)

CY

L5IOC

L5FOC

GPS III DeliveriesSV1-SV3

SV1-SV3

GPS III Launches

SV4 - SVNN

SV4 - SVNN

IIR Mod DeliveriesIIR SV10-SV21

IIR Mod LaunchesIIR SV10-SV21

IIR ModFirst

Launch

Cronología del plan de modernización

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Precisión civil del GPS con y sin nuevasseñales

Error Source Typical Range ErrorMagnitude (meters, 1σ)

Without SA Without SAplus 2 or morecoded signals

Selective Availability 0.0 0.0

Atmospheric Error Ionospheric Tropospheric

7.00.2

0.010.2

Clock and Ephemeris Error 2.3 2.3

Receiver Noise 0.6 0.6Multipath 1.5 1.5

Total User Equivalent Range Error (UERE) 7.5 2.8

Typical Horizontal DOP (HDOP) 1.5 1.5Total Stand-Alone Horizontal Accuracy, 95% 22.5 8.5

Source: Shaw et. al., GNSS-2000.

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Beneficios en performance de la modernización

Beneficios en performance de la modernización

• Correcciones ionosféricas de frecuencias dobles y triples

• Mejor adquisición y rastreo de señal

• Otras..

• Correcciones ionosféricas de frecuencias dobles y triples

• Mejor adquisición y rastreo de señal

• Otras..

Estimación del error ionosféricoEstimación del error ionosférico• La demora ionosférica de la señal es

inversamente proporcional al cuadradode la frecuencia

• Teniendo acceso de código en L2 y L5 permitirá estimar con precisión el error ionosférico– Desde que se discontinuó la SA, este es el

factor que más contribuye al error del GPS• L2 y L5 pueden proveer corrección, aún

cuando se pierde L1

• La demora ionosférica de la señal esinversamente proporcional al cuadradode la frecuencia

• Teniendo acceso de código en L2 y L5 permitirá estimar con precisión el error ionosférico– Desde que se discontinuó la SA, este es el

factor que más contribuye al error del GPS• L2 y L5 pueden proveer corrección, aún

cuando se pierde L1

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Precisión de la corrección de doble frecuencia

L1 C/A - L2 C/A L1 C/A - L5 L2 C/A - L50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

RM

S E

rror

(m

)

Por lo menos 1 satélite con el código Civil en la frecuencia L2 va a estar en operación en órbita amás tardar en el 2003, La Capacidad Operacional Inicial (IOC), con 18 satélites en órbita está planeada para el 2008, Capacidad Operacional Total, con 24 satélites en órbita para el 2010

Por lo menos 1 satélite con capacidad operacional transmitiendo la nueva señal L5 está planeado para el 2005, IOC para 2012 FOC para 2014.

Por lo menos 1 satélite con el código Civil en la frecuencia L2 va a estar en operación en órbita amás tardar en el 2003, La Capacidad Operacional Inicial (IOC), con 18 satélites en órbita está planeada para el 2008, Capacidad Operacional Total, con 24 satélites en órbita para el 2010

Por lo menos 1 satélite con capacidad operacional transmitiendo la nueva señal L5 está planeado para el 2005, IOC para 2012 FOC para 2014.

Cronología del plan de modernizaciónCronología del plan de modernización

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Resumen de la modernizaciónResumen de la modernización– La constelación de de satélites continuará

siendo nominalmente 24 SVs (hasta GPS III –IOC 2016 – FOC 2017)

– La modernización incrementará lascapacidades para usos civiles y militares

– Segunda señal civil (L2) comenzará en 2003– Tercera señal civil (L5) comenzará en 2005– Performance mejorará dramáticamente como

resultado de la modernización– EEUU continuará respondiendo a nivel global

a las necesidades de los usuarios– Existirá compatibilidad con otros sistemas

– La constelación de de satélites continuarásiendo nominalmente 24 SVs (hasta GPS III –IOC 2016 – FOC 2017)

– La modernización incrementará lascapacidades para usos civiles y militares

– Segunda señal civil (L2) comenzará en 2003– Tercera señal civil (L5) comenzará en 2005– Performance mejorará dramáticamente como

resultado de la modernización– EEUU continuará respondiendo a nivel global

a las necesidades de los usuarios– Existirá compatibilidad con otros sistemas

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Principios de cooperaciónPrincipios de cooperación

– No existirán tarifas directas para usuarios civiles

– Asegurar competencia de libre mercado en equipamiento y aplicaciones

– Estructuras de señal abiertas para promover igualdadde acceso para el desarrollo de aplicaciones y serviciosde valor agregado

– Protección del espectro de radionavegación actual porinterferencias y disrupciones

– Utilización de los standards GPS de tiempo, geodesia, y estructura de señal

– Interoperabilidad de sistemas futuros con GPS

– Reconocimiento de items de seguridad nacional e internacional y protección contra el mal uso

– No existirán tarifas directas para usuarios civiles

– Asegurar competencia de libre mercado en equipamiento y aplicaciones

– Estructuras de señal abiertas para promover igualdadde acceso para el desarrollo de aplicaciones y serviciosde valor agregado

– Protección del espectro de radionavegación actual porinterferencias y disrupciones

– Utilización de los standards GPS de tiempo, geodesia, y estructura de señal

– Interoperabilidad de sistemas futuros con GPS

– Reconocimiento de items de seguridad nacional e internacional y protección contra el mal uso

Resumen de la modernizaciónResumen de la modernización

– Los receptores GPS anteriores a la modernización seguirán funcionandopero con prestaciones similares o levemente superiores a las actuales, parapoder utilizar las nuevas señales y aprovechar las prestaciones mejoradasse deberá reemplazar o actualizar losequipos.

– Los receptores GPS anteriores a la modernización seguirán funcionandopero con prestaciones similares o levemente superiores a las actuales, parapoder utilizar las nuevas señales y aprovechar las prestaciones mejoradasse deberá reemplazar o actualizar losequipos.

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Sistemas de corrección

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