Principios de Electricidad y Magnetismo
1000017
METROLOGÍA
G12N14Wilmar
G09N07Carlos
G12N07Camilo
G12N09Camilo
G12N25Karen
273558
273219
258086
416044
274345
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II - 2012
Aplicación De Los
Sistemas de
Posicionamiento Satelital
(GPS) En Agricultura de
Precisión
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Agricultura de Precisión (AP)
La Agricultura de Precisión (AP) es un concepto agronómico de gestión de
parcelas agrícolas, basado en la existencia de variabilidad en campo. Requiere el
uso de las tecnologías de Sistemas de Posicionamiento Global (GPS), sensores,
satélites e imágenes aéreas junto con Sistemas de Información Geográfico (SIG)
para estimar, evaluar y entender dichas variaciones. La información recolectada
puede ser usada para evaluar con mayor precisión la densidad óptima de siembra,
estimar fertilizantes y otras entradas necesarias, y predecir con más exactitud la
producción de los cultivos
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Agricultura de Precisión (AP)
Concepción que busca optimizar el proceso productivo a partir de la variabilidad
del agroecosistema.
• Permite mayor conocimiento del sistema
• Facilita la utilización racional de los insumos
• Permite mejorar la productividad
• Beneficios considerables en aspectos técnicos, ambientales y económicos
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Interacción entre varios elementos que integran la AP
Introducción
El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un sistema de
localización, diseñado por el Departamento de Defensa de los
Estados Unidos con fines militares para proporcionar estimaciones
precisas de posición, velocidad y tiempo; operativo desde 1995
utiliza conjuntamente una red de ordenadores y una constelación de
24 satélites para determinar por triangulación, la altitud, longitud y
latitud de cualquier objeto en la superficie terrestre
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Definición
GPS es un sistema de posicionamiento basado en la medición de la
distancia a un mínimo de cuatro satélites simultáneos, que además,
transmiten sus posiciones estimadas. Es posible determinar (en cualquier
momento y bajo cualquier condición atmosférica), una posición precisa en
cualquier punto de la superficie terrestre.
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Arquitectura del sistema GPS
El sistema GPS comprende tres segmentos diferentes:
•El Segmento Espacial
•El Segmento de Control
•El Segmento de Usuarios
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Segmento Espacial
Consiste de 24 satélites distribuidos en seis planos orbitales inclinados 55º
respecto al ecuador y distribuidos en forma equidistante. Los satélites se
mueven a un altura aproximada de 20600 km, completando dos
revoluciones por día sidéreo. El segmento espacial está diseñado de tal
forma que se pueda contar con un mínimo de 4 satélites visibles por
encima de un ángulo de elevación de 15º en cualquier punto de la
superficie terrestre, durante las 24 horas del día.
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Segmento de Control
El segmento de control estaba compuesto en sus orígenes por una
estación de control maestro en Colorado Springs (EEUU), 5 estaciones de
observación y 4 antenas de tierra distribuidas entre 5 puntos muy
cercanos al ecuador terrestre.
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Segmento de Control
Controlan la información de los satélites y pueden corregir,
aumentando o disminuyendo el error.
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Segmento de Control
El segmento de Control tiene la función de:
• Supervisar y controlar continuamente el sistema satelital.
• Determinar el tiempo del sistema GPS.
• Predecir las efemérides satelitales y el comportamiento de
los osciladores en los satélites.
• Actualizar periódicamente la información de navegación
para cada satélite en particular
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Segmento del Usuario
El segmento de Usuarios comprende a cualquiera
que reciba las señales GPS con un receptor,
determinando su posición y/o la hora. Algunas
aplicaciones típicas dentro del segmento Usuarios
son: la navegación en tierra, ubicación de
vehículos, topografía, navegación marítima y
aérea, control de maquinaria, etc
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Segmento del Usuario
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La Señal GPS
Los satélites transmiten constantemente en dos ondas portadoras que
viajan a la velocidad de la luz. Dichas ondas portadoras se derivan de la
frecuencia fundamental (10.23 MHz), generada por un reloj atómico muy
preciso.
La portadora L1  frecuencia de 1575.42 MHz y longitud de onda de
19.05 cm
La portadora L2  frecuencia de 1227.60 MHz y longitud de onda de
24.45 cm.
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Principios del Posicionamiento
El principio del posicionamiento satelitario es simple y se basa en
relacionar tres
componentes:
Una cantidad conocida, que es la posición del satélite (XS, YS, ZS).
Una cantidad mensurable, que es la distancia satélite receptor .
Una cantidad desconocida, que es la posición del receptor (XR, YR, ZR).

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Xs  XR 2  Ys  YR 2  Zs  ZR 2
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Medición de Distancia Satélite – Receptor
En los satélites se encuentran relojes atómicos que son controlados por la
Estación de Control. Los satélites transmiten al usuario junto con la información
orbital, las correcciones que deben ser aplicadas a sus relojes. No es posible
equipar a los receptores con relojes de tan alta tecnología. Por esta razón los
relojes de los receptores pueden estar afectados de errores intolerables. Debido
a ello la distancia determinada satélite – receptor se denomina seudodistancia.
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Medición de Distancia Satélite – Receptor
Posición de los satélites (XS,YS, ZS)  dato conocido.
Pseudodistancia  la mide el receptor.
4 Incógnitas  (XR,YR, ZR) y la corrección al reloj del receptor.
 Se necesitan 4 seudodistancias (4 satélites) para resolver el problema
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Precisión
GPS: el reloj de los receptores GPS no está sincronizado con los
relojes atómicos de los satélites GPS, por los cual la ubicación no
es muy precisa (4º satélite corrige este error)
DGPS (GPS Diferencial), proporciona a los receptores GPS
correcciones de los datos recibidos de los satélites, para obtener
mayor precisión en la posición
calculada.
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Uso de sistemas de posicionamiento global
(SPG) mediante triangulación para un tractor
agrícola
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Errores en el Posicionamiento
La exactitud del posicionamiento absoluto GPS depende de dos factores:
1) La exactitud de la medición de seudodistancias.
2) La configuración espacial de los satélites usados.
Errores que afectan a la medición de la distancia Satélite - Receptor:
Error de Efemérides.
 Error de los Relojes.
 Errores Atmosféricos
Error de Medición.
 Disponibilidad Selectiva
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Error de Efemérides: Las órbitas transmitidas de los satélites son una extrapolación temporal y esta es
la principal causa del error de efemérides. El efecto del error de efemérides en la medida de la
seudodistancia es del orden de 1 a 3 metros.
 Error de los RelojesLa Estación de Control Maestro calcula para cada reloj de los satélites los
coeficientes de corrección. Estos son dados a través del mensaje de navegación. Error residual estimado:
10 nanosegundos  3 m en la seudodistancia
 Errores Atmosféricos: Cuando las señales atraviesan la atmósfera, la interacción entre el campo
electromagnético y los electrones libres, los átomos neutros y moléculas modifica tanto la velocidad
como la dirección de propagación.
Error de Medición: Es error intrínseco de cualquier error de medición electrónica y depende de la
calidad del receptor.
 Disponibilidad Selectiva: Consiste en la degradación de las efemérides transmitidas y en el reloj del
satélite. Precisión de 100 m en coordenadas horizontales durante el 95% del tiempo
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REFERENCIAS
[1]. Funcionamiento del GPS [On line]. <http://www.taringa.net/posts/info/
879332/Funcionamiento-del-G_P_S_.html>, [13 de Mayo de 2012]
[2]. Satélites GPS: fundamentos y aplicaciones [On line]. <http://
concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/unidad3/sat_gps.htm>, [20 de Mayo
de 2012]
[3]. Vázquez, A.: "La agricultura de precisión se extiende en Cuba." El Habanero, (7
de septiembre 2004),
[4]. Gil, E., Situación actual y posibilidades de la Agricultura de Precisión, Escuela
Superior de Agricultura de Barcelona, 18 de febrero 2002.
[5]. Sistemas de posicionamiento global [23 de Mayo de 2012]
http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/lnova/Archivos/FORMATO-PDF/CAPITULO-10.pdf
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