An experimental test for detecting effective reflector height with GPS SNR data

Ensayo experimental para detectar la altura de reflexión efectiva con información de la relación señal/ruido en GPS

Este estudio se enfoca en calcular la altura de reflexión efectiva y las diferencias de altura a través de principios geométricos de la teoría de multitrayectos al controlar la calidad de la señal para realizar los cálculos. La geometría de la señal reflejada permite computar la altura de reflexión efectiva, la cual se toma entre la señal que se refleja en el piso y la que llega a la antena GPS. Para lograr esto se realizó un ensayo experimental con dos estaciones en un ambiente sin nieve y con los receptores GPS instalados en los puntos de reflexión, lo que permite medir diariamente las alturas reflejadas in-situ y las variaciones en la reducción artificial. Las reflexiones tomadas en la superficie del techo se monitorizaron con las primeras zonas de Fresnel. Para validar las alturas de reflexión estimadas en un ambiente controlado se implementaron doce combinaciones en cuatro escenarios simulados como valores de reducción y se realizaron análisis de exactitud. En este punto, se aplicó un procedimiento de migración vertical en los puntos de reflexión. Además, la dimensión de la migración vertical se monitorizó en cada cómputo para determinar cual señal reflejada es efectiva para ser asignada como altura de reflexión. La comparación de las alturas estimadas y las medidas in-situ muestra congruencia con un rango de exactitud de ±1.2 cm a ±8. El mejor promedio de exactitud del modelo entre los cuatro escenarios se computó con un margen de ±2.2 cm. Cuando se considera la reducción en la migración vertical, los valores RMSE se estiman en el rango de ±2.92 cm a ±3.96 cm. A pesar de las diferencias de los valores RMSE muestran coincidencia con la altura de reflexión estimada se encontró que algunas estimaciones de alturas reflejadas son estadísticamente insignificantes.

Introducción

En la actualidad, los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) desempeñan un papel fundamental en la extracción de información de posicionamiento georreferenciada de alta precisión y en cuatro dimensiones (4D; x, y, z+t). Entre estos sistemas, el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), propiedad y operado por Estados Unidos (EE.UU.), sigue teniendo especificaciones dominantes gracias a las instalaciones de modernización en curso. Hasta ahora, el GPS se ha utilizado para una amplia gama de estudios geodésicos/geomáticos, como la supervisión de deformaciones, la navegación precisa, las redes geodésicas, las aplicaciones catastrales, los levantamientos hidrográficos, los sistemas de información geográfica (SIG), los estudios fotogramétricos basados en el GPS cinemático,  aplicaciones LIDAR terrestres-móviles-aéreas, teledetección, sistemas de vehículos aéreos no tripulados (UAV), configuraciones de sistemas de alerta temprana para la detección de catástrofes naturales como terremotos, corrimientos de tierras, estudios meteorológicos, que requieren información de posicionamiento de alta precisión (Ocalan et al., 2016). Como es comúnmente conocido, el GPS permite estimar instalaciones tridimensionales de posicionamiento preciso, navegación y temporización (Hofmann-Wellenhof et al., 2008; Gao, 2018; Erdogan et al., 2018; Zhou et al., 2019).