Muy buenos días

El reseteo del calendario y las calibraciones de las Estaciones Permanentes (CORS).

Mañana, al finalizar el día el calendario inicia desde un reseteo denominado año nuevo, con el día primero del mes de enero. El calendario gregoriano es el calendario utilizado en la mayor parte del mundo. Entró en vigor en octubre de 1582 tras la bula papal Inter gravissimas emitida por el papa Gregorio XIII , que lo introdujo como una modificación y reemplazo del calendario juliano . El cambio principal fue espaciar los años bisiestos de manera diferente para hacer que el año calendario promedio dure 365,2425 días, aproximándose más al año «tropical» o «solar» de 365,2422 días que está determinado por la revolución de la Tierra alrededor del Sol.

La regla para los años bisiestos es:

Todo año que sea exactamente divisible por cuatro es bisiesto, excepto los años que sean exactamente divisibles por 100, pero estos años centenarios son bisiestos si son exactamente divisibles por 400. Por ejemplo, los años 1700, 1800 y 1900 no son bisiestos, pero el año 2000 sí lo es. Observatorio Naval de los Estados Unidos.

Hubo dos razones para establecer el calendario gregoriano. Primero, el calendario juliano asumió incorrectamente que el año solar promedio dura exactamente 365,25 días, una sobreestimación de un poco menos de un día por siglo, y por lo tanto tiene un año bisiesto cada cuatro años sin excepción. La reforma gregoriana acortó el año (calendario) promedio en 0,0075 días para detener la deriva del calendario con respecto a los equinoccios. En segundo lugar, en los años desde el Primer Concilio de Nicea en el 325 d. C., el exceso de días bisiestos introducidos por el algoritmo juliano había causado que el calendario se desviara de tal manera que el equinoccio de marzo estaba ocurriendo mucho antes de su fecha nominal del 21 de marzo. Esta fecha era importante para las iglesias cristianas porque es fundamental para el cálculo de la fecha de Pascua . Para restablecer la asociación, la reforma adelantó la fecha en 10 días: el jueves 4 de octubre de 1582 fue seguido por el viernes 15 de octubre de 1582. Además, la reforma también alteró el ciclo lunar utilizado por la Iglesia para calcular la fecha de Pascua, porque las lunas nuevas astronómicas ocurrían cuatro días antes de las fechas calculadas. Si bien la reforma introdujo cambios menores, el calendario continuó basándose fundamentalmente en la misma teoría geocéntrica que su predecesor.

A diferencia del calendario gregoriano que se resetea a cero cada un año. El GPS utiliza su propia escala de tiempo: el “tiempo GPS”. El punto de partida (tiempo cero) del tiempo GPS se eligió para la medianoche del 5 al 6 de enero de 1980. Los satélites GPS transmiten el tiempo en dos partes: el número de semana (el número de semanas desde el tiempo cero) y el número de segundos transcurridos dentro de esa semana.

En los años 70, cuando se diseñó originalmente el sistema GPS, se asignaron 10 bits al número de semana en los datos de navegación. Como resultado, el número de semana transmitido puede tener un valor de 0 a 1023 2 · 10 – 1). Una vez alcanzado el valor máximo, el número de semana «pasa» a 0 y comienza a contar de nuevo. De este modo, el número de semana transmitido vuelve a cero cada 1024 semanas (unos 20 años).

El primer cambio se produjo a medianoche del 21 al 22 de agosto de 1999. El segundo cambio se produjo a la medianoche (hora GPS) del 6 al 7 de abril de 2019. Cabe señalar que esto corresponde a las 23:59:42 UTC del 6 de abril de 2019, ya que la hora GPS no se ve afectada por los llamados segundos intercalares. En el horario de verano de Europa central, esto corresponde a las 01:59:42 CEST del domingo 7 de abril de 2019. Los efectos generados sobre este reseteo se manifestaron en software, celulares, aviones y automóviles. Este problema se debía a un desbordamiento de la época del GPS.

Los satélites GPS más modernos transmiten señales civiles adicionales que incluyen un mensaje de navegación modernizado. Este mensaje utiliza 13 bits para codificar el número de semana en lugar de 10, lo que evitará que se produzcan más cambios en el futuro previsible. Para cuando se produzca el tercer cambio en 2038, se espera que prácticamente todos los receptores GPS utilicen estas nuevas señales.

El horario estándar global se denomina Tiempo Universal Coordinado (UTC) y todos los horarios estándar nacionales del mundo se basan en este horario UTC con la diferencia adecuada para su zona horaria. Para mantener el horario UTC sincronizado con la rotación de la Tierra, se pueden añadir o quitar segundos adicionales para compensar las ligeras variaciones en la velocidad de rotación de la Tierra, así como otros factores. Cuando es necesario, se aplican segundos intercalares el 31 de diciembre o el 30 de junio .

Un segundo intercalar es una discontinuidad en la escala de tiempo oficial mundial y supone un riesgo para quienes desarrollan y mantienen sistemas GPS/GNSS y/o gestionan un sistema de sincronización horaria. El último segundo intercalar se produjo el 31 de diciembre de 2016.

Dado que la definición oficial del tiempo se basa en estándares atómicos, se inserta un segundo intercalar en la escala de tiempo UTC para mantenerla en sintonía con el día solar, de forma muy similar a como se utiliza un día bisiesto para mantener el calendario en sintonía con las estaciones. Se puede añadir o quitar un segundo intercalar, aunque históricamente solo se han añadido segundos intercalares. Un segundo intercalar suele producirse al final del día (UTC) del 31 de diciembre o del 30 de junio y suele anunciarse aproximadamente con seis meses de antelación.

Probablemente sepa que la sincronización horaria es fundamental para el funcionamiento del GPS/GNSS. Los desarrolladores del GNSS sabían que el sistema no podía tolerar una discontinuidad, por lo que el tiempo del GPS/GNSS no se ve afectado por el segundo intercalar. Pero, dado que el GPS/GNSS se utiliza de forma ubicua para la transferencia de tiempo, el mensaje incluye información del segundo intercalar que todos los dispositivos GNSS necesitan decodificar y manejar correctamente.

En lugar de reprogramar el reloj interno de cada satélite con cada segundo intercalar añadido, se decidió que un método más sencillo sería incluir el número actual de segundos intercalares en los datos de navegación descargados. Los motores GPS podrían entonces aplicar esta diferencia para permitir determinar una hora UTC precisa.

Debido a que la velocidad de rotación de la Tierra varía en respuesta a eventos climáticos y geológicos, los segundos intercalares UTC están espaciados de manera irregular y son impredecibles. La inserción de cada segundo intercalar UTC generalmente se decide con unos seis meses de anticipación por el Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación de la Tierra. Cuando es necesario, se garantiza que la diferencia entre las lecturas UTC y UT1 (GMT) nunca exceda los 0,9 segundos.

�El 31 de diciembre de 2016, el desfase se incrementó a 18 segundos:�

Antes del segundo intercalar de 2016: GPS-UTC era 17 (GPS por delante de UTC por 17 segundos)

Después del segundo intercalar de 2016: GPS-UTC pasó a ser 18 (GPS por delante de UTC por 18 segundos)�

La secuencia de fechas de los marcadores de segundo UTC para el último aumento de desplazamiento es la siguiente:�

31 de diciembre de 2016, 23 h 59 min 59 s

31 de diciembre de 2016, 23 h 59 min 60 s

1 de enero de 2017, 00h 00m 00s�

Muchas veces nos preguntamos, cuando iniciaron las CORS (Estación de referencia de funcionamiento continuo) y se calibran?

En febrero de 1994, NGS inició la red de estaciones de referencia en funcionamiento continuo (CORS) con su primer sitio, GAIT, de Trimble Navigation Corporation en los Institutos Nacionales de Estándares y Tecnología en Gaithersburg, Maryland, con un préstamo a largo plazo.

Bill Strange, el «padre de CORS». La visión y el impulso de Bill cuando se desempeñó como geodesista jefe de NGS proporcionaron la inspiración que dio forma a los primeros días del programa CORS. Aunque inicialmente se diseñó para respaldar las actividades geodésicas, el programa CORS ha contribuido a varias aplicaciones científicas adicionales.

Una CORS (estación de referencia de funcionamiento continuo) es una estación de referencia GPS o GNSS que proporciona información de posicionamiento continua y permanente en tiempo real para un área específica.

Una estación GNSS o CORS permanente observa las 24 horas del día, los 7 días de la semana , todas las señales emitidas por las constelaciones de posicionamiento global . En el caso de Europa, se trata de la constelación estadounidense GPS , la constelación rusa GLONASS , la constelación europea GALILEO y la constelación china BEIDOU .

Las señales captadas por las estaciones GNSS se comunican por diversos medios de telecomunicaciones a servidores, ya sea en tiempo real o en tiempo diferido (generalmente vía Internet). (generalmente vía Internet)

En lo que se refiere al procesamiento por parte del centro de cálculo, los datos de los mensajes de navegación procedentes de las principales constelaciones de posicionamiento (efemérides, estado del sistema, etc.) no son suficientes por sí solos para lograr una alta precisión . Para lograr un posicionamiento con precisión centimétrica, es necesario tener en cuenta una serie de variables: órbitas precisas y sistema de referencia , así como parámetros de orientación de la Tierra .

La exactitud en las estaciones CORS proporcionan información GNSS de alta precisión, con niveles de precisión que suelen oscilar entre milímetros y centímetros. Este nivel de precisión es mucho mayor que el que se puede lograr con la mayoría de los receptores GNSS de consumo y se logra mediante el uso de receptores GNSS, antenas y algoritmos de procesamiento de alta calidad.

Las estaciones CORS se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, entre las que se incluyen la topografía, la construcción, la ingeniería y la cartografía. La información GNSS de alta precisión que proporcionan las estaciones CORS se puede utilizar para crear mapas detallados, inspeccionar terrenos y dar soporte a vehículos autónomos, entre otras aplicaciones.

Las redes CORS, formadas por múltiples estaciones CORS, se utilizan para proporcionar una cobertura GNSS aún más completa y una mayor precisión. Al combinar los datos de múltiples estaciones CORS, los receptores GNSS pueden recibir información de un mayor número de satélites y los datos se pueden combinar para lograr niveles aún mayores de precisión y confiabilidad.

La historia del sistema CORS de Estaciones de Referencia de Operación Continua

está íntimamente conectado con el Servicio Geodésico Nacional (NGS) de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) y con la misión de esta agencia de definir, mantener y

proporcionar acceso al Sistema Nacional de Referencia Espacial (NSRS) de los EE. UU. El NSRS constituye el sistema oficial del gobierno civil que permite al usuario determinar la latitud, longitud y altura geodésicas, además de la altura ortométrica, el geopotencial, la aceleración de la gravedad y la desviación de la vertical en cualquier punto dentro de los Estados Unidos y sus territorios. El NSRS contiene

información sobre su orientación y escala en relación con los marcos de referencia internacionales, así como las órbitas precisas de todos los satélites utilizados para definir o acceder al NSRS. Por último, el NSRS también contiene toda la información necesaria para describir cómo todas estas cantidades

cambian con el tiempo. El NSRS es crucial para satisfacer las necesidades económicas, sociales y ambientales de nuestra nación.

Una vez que se establece un CORS GNSS, hay varias cuestiones que el operador debe abordar y monitorear con el fin de operar y mantener el sitio. Las directrices abordan las cuestiones de

coordinación, monitoreo de estabilidad, formato de datos, acceso a datos y requisitos de metadatos.

Cuando se afirma que se opera dentro del marco de referencia nacional, las coordenadas del sitio deben calcularse de manera rastreable. Las directrices recomiendan que los operadores de CORS GNSS presenten una serie temporal sustancial de datos de intercambio independiente del receptor (RINEX) (ya sea proporcionando meses de datos registrados o flujos de datos continuos) para su procesamiento y análisis. Si todas las

estaciones CORS GNSS se coordinaran de esta manera, entonces se podría decir que todos los servicios de CORS GNSS están en una realización unificada del marco de referencia nacional. Los operadores de CORS GNSS

también deberían monitorear continuamente la estabilidad de su punto de referencia de antena CORS GNSS. Esto puede llevarse a cabo a través de campañas discretas que analicen el movimiento del punto de referencia en relación con las marcas terrestres locales, mediante el envío de flujos de datos continuos para su análisis y monitoreo, o mediante el software utilizado para gestionar una red GNSS CORS.

Se recomienda que los sitios GNSS CORS archiven los datos en formato RINEX para garantizar la compatibilidad de las aplicaciones posprocesadas con la mayor variedad de equipos y software de procesamiento disponibles. Los operadores de GNSS CORS también pueden optar por archivar los datos brutos del equipo GNSS CORS en un formato propietario que proporciona una funcionalidad adicional, pero puede restringir su uso para usuarios con equipos de una marca diferente de fabricante GNSS. El operador de GNSS CORS debe mantener un conjunto de metadatos completo que incluya toda la información relevante para el sitio, incluidos los metadatos sobre:

1:Sitio

2:Receptor

3:Antena

4:Monumento

5:Desviación de coordenadas

6:Energía

7:Comunicaciones

8:Formatos de datos

9:Fiabilidad del servicio

10:Estabilidad

11:Sensores adicionales del sitio

12:Acceso a los datos

En general, una red CORS nunca es estática y se expande y mejora continuamente para

adaptarse a los cambios y al crecimiento de la base de usuarios y sus ubicaciones. Esto requiere que la cantidad de estaciones CORS en la red se expanda continuamente. Se debe tener cuidado al seleccionar el software para una red CORS de que se pueda agregar cualquier tipo de receptor a la red independientemente.

El estudio de viabilidad debe incluir:

i. Análisis de la cobertura de Internet móvil/por cable dentro de la red y en las estaciones CORS propuestas.

ii. Diseño y examen cuidadosos de la ubicación de cada estación CORS para garantizar que se pueda garantizar una cobertura, accesibilidad y seguridad suficientes.

iii. Garantía de que el sistema es totalmente a prueba de futuro y de que la red CORS puede ampliarse sin discriminación de marcas de receptores GNSS.

El 2 de octubre de 2022 se lanzó un nuevo sistema de referencia, IGS20, que reemplaza al sistema de referencia IGS14 anterior. Como servicio a los usuarios, NGS ofrecerá archivos de calibración de antena compuestos tanto en el sistema de referencia IGS14 obsoleto como en el actual IGS20 durante un período de transición.

Al procesar datos, verifique que esté utilizando el producto de calibración de antena para el marco de referencia (IGS14 o IGS20) coherente con las órbitas y las coordenadas CORS de su software. El uso de productos de una combinación de marcos de referencia puede resultar en un error de posicionamiento de varios centímetros.

Un posicionamiento preciso facilita muchas actividades diarias. El transporte comercial y recreativo en el mar, la tierra, el aire y el espacio dependen de los receptores de los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) para proporcionar servicios públicos, como navegación segura, construcción y mantenimiento de carreteras y agricultura de precisión para aumentar la eficiencia del uso de la tierra. Para lograr una precisión tan alta, es obligatoria la calibración de las antenas GNSS de grado topográfico. Sin una calibración adecuada, estas antenas de grado topográfico pueden determinar alturas con una precisión superior a los 10 cm.

Las calibraciones de antena se refieren a una ubicación en el exterior de la antena. Esta ubicación se define como el punto de referencia de la antena, que suele ser un punto de fácil acceso en la superficie horizontal más baja y no extraíble de la antena. La medida de la ubicación real se define como el centro de fase. El desplazamiento medio del centro de fase es de unos pocos centímetros con respecto al punto de referencia de la antena y se expresa utilizando un vector Norte , Este (E), Arriba (U). La ubicación exacta del centro de fase depende de los ángulos de acimut y elevación de la señal GNSS entrante. Estas variaciones del centro de fase pueden variar hasta 4-5 mm.

Las aplicaciones GNSS exigen ahora rutinariamente sesgos de medición e instrumentos a nivel de centímetros a milímetros para lograr la alta precisión y exactitud requeridas para las soluciones de posición geodésica. Uno de estos sesgos es el centro de fase de la antena, el punto de recepción de la señal para una antena GNSS. Se ha establecido claramente que los patrones de centro de fase difieren entre los modelos de antena y los fabricantes; la investigación adicional sugiere que la adición de un radomo o la elección del soporte de antena puede alterar significativamente esos patrones de centro de fase a priori. A medida que aumentan las longitudes de línea base, o con la mezcla de antenas, los efectos del centro de fase en los datos de fase de la portadora se vuelven más pronunciados. Para satisfacer las necesidades de la comunidad GNSS de alta precisión, el National Geodetic Survey (NGS) ha construido una instalación de calibración absoluta de antena que utiliza mediciones de campo y señales satelitales GNSS reales para determinar los patrones de centro de fase de la antena. Un motor de giro e inclinación cambia la orientación de la antena bajo prueba; las señales se reciben en una amplia gama de ángulos, lo que permite el cálculo de un patrón de centro de fase robusto. En última instancia, esta instalación se utilizará para medir las variaciones del centro de fase de las antenas GNSS geodésicas de uso común, así como de las antenas enviadas por los usuarios. Los patrones del centro de fase estarán disponibles públicamente y se difundirán en los formatos ANTEX y NGS. Proporcionamos información sobre los modelos de observación y la estrategia que se utilizan actualmente para generar calibraciones absolutas NGS y proponemos algunas mejoras futuras. Analizamos la estrategia de mitigación de trayectos múltiples que se utiliza actualmente y proporcionamos ejemplos de calibraciones de antena de la instalación NGS. Estos ejemplos se comparan con las calibraciones relativas NGS, así como con las calibraciones absolutas generadas por otras organizaciones.

Sumamente importante el mundo GNSS,la calibración basada en robots,cada variable despierta un análisis de investigación y conocimientos, que nos proyecta a mejorar la calidad profesional.

Feliz y bendecido inicio de semana, buen fin de año.

Att: Ramón Oniel Jiménez Rodríguez.

¡Que tus días en 2025 estén llenos de éxito!

Salud y vida ante todo, amor y paz,resiliencia para enfrentar los desafíos que se presenten día a día, tanto en el ejercicio profesional, como en el diario vivir