ERRORES
RELATIVOS AL SATÉLITEERRORES
RELATIVOS AL SATÉLITE Los
errores en los osciladores de los satélites pueden eliminarse mediante
las correcciones enviadas en el mensaje de navegación que recibe
el receptor, y que son calculadas y actualizadas por las estaciones de
seguimiento. Para cada reloj de satélite se determina su desfase
para una época inicial, y los coeficientes de la marcha o deriva
del estado del reloj. Estos parámetros se graban en el correspondiente
satélite y se incluyen en el mensaje de navegación que manda
el satélite. Pero aunque el receptor aplique las correcciones para
el error del reloj del satélite, sigue permaneciendo un pequeño
error residual estimado en unos 10 nanosegundos o menos, y que es debido
a la imposibilidad de predecir exactamente la marcha del estado del reloj
del satélite.
Para
líneas base cortas, trabajando en modo diferencial con dos receptores,
respecto a los mismos satélites de observación, podemos eliminar
todos los errores relativos a los satélites, ya que afectan
de igual forma a ambos receptores. Para líneas base largas, el error
del reloj del satélite se elimina igual, ya que es independiente
de la línea base e igual en ambos puntos, pero los errores en los
parámetros orbitales no se eliminan del todo, porque los errores
que provocan en la seudodistancia a un satélite en un punto no son
los mismos que los que se producen en el otro punto para el mismo satélite
e instante. El error depende de la orientación del vector error
de la posición del satélite respecto de los vectores satélite-receptor
para cada uno de los puntos.
ERRORES
RELATIVOS A LA PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL Este
error es negativo para la medida de fase (se produce un avance de la portadora
y se miden distancias más pequeñas), y positivo para las
pseudodistancias (se produce un retardo y se miden distancias más
largas), pero tienen el mismo valor absoluto. 
El
error es proporcional a la densidad de electrones (TEC-Total Electron Content)
a lo largo del camino seguido por la señal, y está en función
del cuadrado de la longitud de la onda (inversamente proporcional al cuadrado
de la frecuencia de la portadora). Este error varía espacial y temporalmente,
es decir, para cada punto según su latitud y longitud, y momento
de la observación. Se pueden utilizar modelos ionosféricos,
como el de Klobuchar (1986) que establecen la distribución del TEC,
pero estas concentraciones de electrones son irregulares y poco predecibles,
por lo que cualquier modelo ionosférico es sólo una aproximación.
El TEC es función del cambio constante en la ionización solar,
de la actividad magnética, de los ciclos de las manchas solares,
hora del día, lugar de observación, y dirección del
camino de la señal. Una expresión en primer orden de aproximación
para este retardo es:
Debido a la dificultad de encontrar un modelo satisfactorio, se emplea un método más eficiente para eliminar la refracción ionosférica que es la utilización de dos señales con diferentes frecuencias. Como el retardo depende de la longitud de la onda, será distinto para cada frecuencia y podremos observar un retardo diferencial entre ambas, que será mayor cuanto mayor sea el retardo ionosférico sufrido, siendo por tanto este deducible.
También
se pueden utilizar combinaciones de las observables que por su naturaleza
estén libres del efecto ionosférico. Tal es el caso de la
combinación de fases llamada "combinación libre de efecto
ionosférico", en la que partiendo de la siguiente expresión: 
lo que se pretende es obtener qué valores
deben tener los coeficientes n1 y n2 para que los valores del efecto ionosférico
que sufren ambas portadoras sea eliminado. Desarrollando esta expresión,
se obtienen los valores de n1 y n2 para la combinación libre de
efecto ionosférico, que quedaría de la forma:
que no es un valor entero, luego el concepto de fijar las ambigüedades en este caso no se puede aplicar y este valor va a ser siempre un valor real.
Si sólo se registran medidas en una sola frecuencia, tanto en pseudodistancias como en medida de fase, entonces se tiene que emplear un procedimiento alternativo para eliminar el efecto ionosférico. Normalmente se usan modelos empíricos para corregir el efecto, en los que se modela el TEC en función del tiempo, lugar de observación y dirección de la señal. En el mensaje de navegación se incluyen unos parámetros para tal modelo. Usando este modelo se pueden llegar a reducir en un 50% los efectos de la Ionosfera.
Actualmente, estamos saliendo de un mínimo en la actividad de las manchas solares (11 años de ciclo), por lo que las condiciones ionosféricas son ahora más idóneas. Pero dentro de unos 4 años, estaremos cerca del máximo, y entonces los efectos de la Ionosfera en las señales serán mucho peores.
El retardo ionosférico depende del ángulo de elevación del satélite, siendo menor en el cenit, y mayor cuando disminuye el ángulo de elevación. En observaciones nocturnas, los niveles de TEC son menores que durante el día, lo que implica un menor error en la pseudodistancia.
Pero después de la aplicación del modelo empírico transmitido puede quedar algún error ionosférico residual que afectará principalmente a la componente altimétrica del punto y a la estimación del error del reloj del receptor. Este error contribuye poco a la posición planimétrica cuando la concentración de electrones encima del receptor es uniforme.
REFRACCIÓN TROPOSFÉRICA.
La
Troposfera es la última zona o capa de la atmósfera (hasta
unos 80 Km, pero sólo en los últimos 40 se producen retardos
significativos), donde se produce retardo y donde las temperaturas decrecen
con el incremento de altura. El espesor de la Troposfera no es el mismo
en todas las zonas. La presencia de átomos y moléculas neutros
en la Troposfera afecta a las señales de propagación electromagnética.
El índice de refracción para un área parcial es función
de su temperatura, de la presión de los gases secos y del vapor
de agua. Esta atmósfera neutra es un medio no disperso con respecto
a las ondas de radio de frecuencias superiores a 15 GHz, por lo tanto,
la propagación es independiente de la frecuencia. Consecuentemente,
no es necesario distinguir entre medidas de código y fase sobre
las portadoras L1 y L2. La desventaja está en que no es posible
eliminar la refracción troposférica con medidas en las dos
frecuencias. El retardo troposférico experimentado por una señal
que va desde un satélite a un punto en la superficie, puede ser
expresado en primera aproximación por la siguiente integral a lo
largo del camino recorrido por la señal: 
Se introduce la aproximación
de que la integral se realiza a lo largo del camino seguido por la señal.
Usualmente, en lugar del índice de refracción se utiliza
la refractancia:
La
integral puede ser evaluada conociendo el índice de refracción,
o puede ser aproximada por funciones analíticas. Pero lo más
normal es utilizar aproximaciones basadas en modelos atmosféricos
simplificados. Algunos de estos modelos son: el modelo de Hopfield (1969),
modelo de Saastamoinen (1972), modelo de Hopfield modificado, Goad y Goodman
(1974), Black (1978), Robinson (1986), etc.
En
la mayoría de los casos, se considera por separado la componente
seca y la componente húmeda :
donde
la componente seca resulta de la atmósfera seca y la componente
húmeda del vapor de agua.
Se
puede mejorar el cálculo del retardo troposférico tomando
datos meteorológicos en el lugar de observación. A diferencia
de la componente seca, la componente húmeda varia espacialmente
y temporalmente. La componente seca es la causante de un 90% del total
del retardo y puede ser obtenido con precisión de algunos milímetros
a partir de medidas de presión en superficie. La componente húmeda
es función del vapor de agua a lo largo del camino de la señal.
El gradiente térmico admite modelación con precisión aceptable, pero el principal problema está en la forma de modelar el vapor de agua, que tiene una irregular distribución. El simple uso de medidas meteorológicas en superficie no puede dar la precisión alcanzable con los radiómetros de vapor de agua. Estos instrumentos miden la radiación basal que se recibe desde el espacio en la dirección de la observación, y son capaces de medir el contenido de vapor de agua en la atmósfera.
El retardo se puede evaluar en 1.9-2.5 m en la dirección cenital e incrementa aproximadamente con la cosecante del ángulo de elevación, llegando a ser de 20-28 m a unos 5º.
El
efecto del retardo ionosférico y el troposférico debido al
vapor de agua sobre las emisiones de la banda radioeléctrica es
menor cuanto mayor sea la frecuencia, o cuanto menor sea la longitud de
la onda. La refracción ionosférica y troposférica
puede ser eliminada trabajando en modo diferencial, pero esto es sólo
cierto para líneas base pequeñas, donde las medidas de distancias
satélite-receptor se ven afectadas de igual forma por la refracción.
De otro modo, ya vimos que la refracción ionosférica puede
ser eliminada utilizando una adecuada combinación de datos en doble
frecuencia.
La detección de una pérdida de ciclo y su reparación requiere la localización del salto y determinación de su tamaño. La detección se lleva a cabo por medio de un chequeo o test de cantidad, estos test pueden ser medida de la fase en bruto, combinaciones de fase, combinaciones de código y fase, etc. Una vez determinado el tamaño de la pérdida de ciclo, la reparación se hace corrigiendo a todas las observaciones de fase siguientes para este satélite y su portadora, según una cantidad fija. El software interno del receptor es capaz (in situ) de detectar y corregir las pérdidas de ciclo.
Figura 2. Efecto Multipath.
ERRORES
RELATIVOS AL RECEPTOR Los
errores en los osciladores de los receptores los podemos eliminar trabajando
con posicionamiento relativo por medidas de fase, planteando las ecuaciones
de dobles diferencias.
Última modificación
: 25 de Mayo de 1999