:

A. M. Robin

(2,4); M. V. Mackern ; M. L. Mateo ; A. V. Calori ; y M. F. Camisay (1, 3) (1,2,4) (1,3,4) (3,4)

LA RED SIRGAS CON y las observaciones GPS, GLONASS y GPS + GLONASS. Análisis de precisiones.

(1) Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Cuyo (GGG-CIMA), Mendoza, Argentina.(2) Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales, Mendoza, Argentina.

(3) Facultad de Ingeniería. Universidad Juan A. Maza, Mendoza, Argentina.(4) Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas.

250˚

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0 500 1000

km

AZUE

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SRLP

SRZN

SSA1

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TUCU

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UNRO

UNSA

UNSJ

URUS

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UYLPUYMO

UYPA

UYROUYSO

UYTA

VALP

VBCA

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CFAG

GLPS

MOTE

PDE2

SALV

FALK

LRECMTECSTEC

CHAC

GUAY

MZSR

NESA

PRNA

UNPA

ACTIVAS 7-2011 (107 EP)INACTIVAS (5 EP)NUEVAS (10 EP)

GLONASS (71 EP)

Introducción: Razones que llevan a incursionar en el procesamiento de GPS y GLONASS:

- Estabilidad y operatividad de GPS durante tres décadas. Se conocen precisiones y limitaciones, en cuanto a la cantidad de satélites y área de cobertura.

- Aparición y consolidación de GLONASS durante el último año, llegando a contar con 24 satélites operativos.

- Coexistencia de ambos sistemas duplica la cantidad total de satélites, mejorando la cobertura espacial. - Receptores que captan ambas señales y de programas que permiten el procesa-miento de ambas técnicas, por separado y combinadas, ofrecen al usuario nuevas po-sibilidades.

Objetivo: Comprobar la precisión en el posicionamiento de la red SIRGAS-CON, obtenida de procesar las observaciones GLONASS exclusivamente, GPS y GPS + GLONASS en conjunto.

GLONASS GPS Número de Satélites 24 31 Planos Orbitales 3 6 Inclinación de Orbitas 54.8 55 Satélites por plano orbital 8 4 Altitud de orbita 25.540 km 20.180 km Periodo de orbita 11:15:44 11:58:00 Efemérides Pos / vel / Acc Keplerian

Elipsoide de referencia PZ90

Semieje mayor a = 6 378 136 1/f = 298.257 839 303

WGS 84 Semieje mayor a = 6 378 137

1/f = 298.257 223 563 Frecuencia L1 1602MHz + n 9/16 MHz 1575,42 Frecuencia L2 1246MHz + n 7/16 MHz 1227.60

Tabla 1. Características de los sistemas GPS y GLONASS. [Fernando Sahuquillo TOPCON ESPAÑA, S.]

MetodologíaSe procesaron 20 semanas: desde la 1635 (08/05/2011) a 1654 (24/09/2011).

Red Procesada: las 10 primeras semanas, se procesaron 58 estaciones (que reciben GPS y GLONASS), de la sub red SIRGAS-CON-D-SUR. Desde la semana 1645 se sumaron 11 estaciones, resultando una red de 71 estaciones. (Figura 1)

Para cada semana, se generaron tres campañas: Grupo A: GPS, Grupo B:GLONASS y Grupo C: GPS + GLONASS.

Se usaron las efemérides precisas, tanto GPS como GLONASS, (Tabla 2), calculadas y publicadas por el IGS (ftp://igscb.jpl.nasa.gov.igscb), 14 días después de concluida la semana de observación.

Figura 1: Red procesada (EP GPS procesadas por CIMA y EP con GLONASS)

Igswwwwd.sp3 Orbita Precisa GPS wwww: semana GPS d: día de la semana (de cero a 6)

Iglwwwwd.sp3 GLONASS

Igswwwwd.erp Parámetros de orientación terrestre GPS - GLONAS

Tabla 2: Nomenclatura de los archivos de efeméridesResultadosRealizados los procesamientos de cada una de las campañas, se analizó la precisión interna a partir del análisis de la repetibilidad de las coordenadas para cada uno de los grupos de observación (A, B y C) y su comparación respecto a la solución GPS.

• Repetibilidad de la Coordenada

Para cada semana y por cada estación se contó con los residuos diarios correspondientes provenientes del ajuste semanal cuasi libre, en sus tres componentes, norte (N), este (E) y altura (U), para cada una de las soluciones (GPS, GLO, GPS + GLO). Se calcularon los RMS promedio de la red, por cada semana y se compararon los tres grupos según cada una de sus componentes, N (Fig. 2), E (Fig.3), U(Fig.4).

Observaciones RMS medio en Norte RMS medio en Este RMS medio en Altura GPS 1,5 mm 1,5 mm 4 mm

GPS+GLO 1,5 mm 1,5 mm 4 mm GLONASS 2,5 mm 2,5 mm 6,5 mm

Se tomó como solución control la solución GPS cuasi libre, que está demostrado en el ámbito de SIRGAS es mejor que 2 mm en componentes horizontales y 4 mm en altura.

Se realizó el análisis de residuos luego de aplicada una transformación de similaridad Helmert (3 rotaciones, 3 traslaciones y factor de escala). Los resultados se analizaron por cada componente según las comparaciones GPS vs GLO y GPS vs GPS + GLO. (Fig.5)

La Figura 5, muestra los resultados obtenidos para cada semana, y en cada componente.La solución que incluye GPS + GLO se asemeja a la solución con sólo GPS. En el caso de la red que incluye solamente observaciones GLONASS, los re-siduos son el doble que para la combinada.

Existen en la actualidad 24 Satélites GLONASS, y 31 Satélites GPS, operativos. La Tabla 1 sintetiza las características principales de las dos constela-ciones de satélites utilizadas en este trabajo.

Las precisiones resultaron ser para GPS+GLONAS similares a GPS. Con GLONASS exclusivamente se logra la mitad de la precisión (Tabla 3)

• Análisis de la precisión, con respecto a la solución GPS.

Observaciones RMS medio en Norte

RMS medio en Este

RMS medio en Altura

GPS vs GPS+GLO 1 mm 1 mm 2,5 mm GPS vs GLO 2,4 mm 3,4 mm 4,5 mm

CONCLUSIONES

- El procesamiento, usando solo observaciones GLONASS, da precisiones del orden de 3 mm en horizontal y 6,5 mm en altura, siendo estos valores el doble que los obtenidos con GPS.

- El uso combinado de ambas técnicas (GPS + GLO) permite obtener mejores precisiones que las mencionadas, estando estas aun por debajo de las logradas con GPS.

- Del análisis de estos últimos, se nota que en las estaciones MGIN, MGUB, MSDO, MTCO, los valores, en las tres componentes, son mucho menores que para las otras, verifi-cando su ubicación en dentro de la red, están muy próximas unas de otras, lo que hace suponer que la ubicación y distribución tienen influencia en los resultados.

- Por lo expuesto, se continuara con el trabajo, incorporando las estaciones que reciban ambas señales, tratando de mejorar la distribución de EP y configuración de la red.

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]

Semana GPS

RMS componente Norte N gp N gl N gg

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1649

1650

1651

1652

1653

1654

RMS

prom

edio

[mm

]

Semana GPS

RMS componente Este E gp E gl E gg

012345678

1635

1636

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1645

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1647

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1649

1650

1651

1652

1653

1654

RM

S pr

omed

io [m

m]

Semana GPS

RMS componente Altura U gp U gl U gg

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RMS

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Hel

mer

t [m

m]

Semana GPS

Coordenadas GPS vs GLO y GPS vs GPS + GLO Ngp-gl Egp-gl Ugp-gl

Ngp-gg Egp-gg Ugp-gg

Tabla 3: Precisión interna de la red según las observaciones procesadas (GPS, GLO o GPS+GLO)

Figura 2: Repetibilidad de la componente Norte a lo largo de 20 semanas Figura 3: Repetibilidad de la componente Este a lo largo de 20 semanas

Figura 5: RMS semanal de la comparación de coordenadas GPS vs GLO y GPS vs GPS + GLO

Figura 4: Repetibilidad de la componente Altura a lo largo de 20 semanas

Tabla 4: Precisión con respecto a la solución GPS por cada semana (GPS vs GLO y GPSvs GPS+GLO)es procesadas (GPS, GLO o GPS+GLO)