11.3.4: Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS)

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 87212

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS): Los GNSS son sistemas globales que utilizan una constelación media-alta de satélites que describen órbitas cuasicirculares inclinadas con respecto al ecuador terrestre. Actualmente, solo dos sistemas están en práctica activos: el GPS americano y el GLONASS ruso. Algunas otras constelaciones están en desarrollo, como el sistema de posicionamiento Galileo de la Unión Europea, el sistema de navegación Compass chino y el Sistema de Navegación por Satélite Regional de la India.

Los sistemas GNSS se basan en la transmisión de una onda electromagnética por el satélite que es capturada y descodificada por el receptor (la aeronave). La información básica que podemos obtener es el tiempo que lleva la señal mientras viajamos. Esta vez proporciona una llamada pseudo-distancia. Esto se debe a que existe un error de sincronía entre el tiempo de la aeronave y la hora de los satélites, y por lo tanto, no podemos conocer con certeza la distancia real. Estos sistemas proporcionan información de ubicación y hora en cualquier lugar de la Tierra o cerca de ella donde haya una línea de visión a cuatro o más satélites GPS. ¹⁵

2022-03-11 9.38.53.png
Figura 11.9: Áreas de servicio de los sistemas de aumento basados en satélites (SBAS). © User:Persimplex/Wikimedia Commons/CC-BY-SA-3.0.

Este sistema está destinado a ofrecer mayor precisión (con un error de alrededor de 10m en la determinación de la posición), cobertura global y navegación continua. Sin embargo, uno de los inconvenientes fundamentales que han hecho que hasta ahora estos sistemas sean poco prácticos para la navegación aérea es su carácter estratégico en términos de seguridad nacional. GLONASS solo estuvo abierto a un uso civil limitado en 2007. El GPS es mantenido por el gobierno de Estados Unidos y es de libre acceso por cualquier persona con un receptor GPS. Sin embargo, su confiabilidad no es completa en términos de precisión y continuidad en la cobertura, es decir, la señal no tiene integridad debido a su carácter militar.

Por lo tanto, para poder utilizar GNSS (todavía de manera limitada y siempre con sistemas de respaldo) en algunas fases del vuelo, se concibió una primera generación de GNSS (el llamado GNSS-1) como una combinación entre los sistemas de navegación por satélite existentes, es decir, GPS y GLONASS, y algún tipo de sistema de aumento . El aumento de un sistema global de navegación por satélite (GNSS) es un método para mejorar los atributos del sistema de navegación, como la precisión, confiabilidad y disponibilidad, a través de la integración de información externa en el proceso de cálculo. Esta información adicional puede ser, por ejemplo, sobre fuentes de error de satélite (como deriva de reloj, efemérides o retraso ionosférico), o sobre información adicional de la aeronave que se integrará en el proceso de cálculo. Existen tres tipos de sistemas de aumento, a saber:

El sistema de aumento basado en satélite (SBAS): admite el aumento de área amplia o regional mediante el uso de mensajes adicionales de difusión satelital. Los sistemas SBAS están compuestos por múltiples estaciones terrestres estratégicamente ubicadas. Las estaciones terrestres toman medidas de señales de satélite GNSS que se utilizan para generar mensajes de información que se envían de vuelta a la constelación de satélites, que finalmente difunde los mensajes a los usuarios finales (aviones). Los SBAS regionales incluyen WAAS (US), EGNOS (EU), SDCM (Rusia), MSAS (Japón) y GAGAN (India).
El Sistema de Aumento Basado en Tierra (GBAS): un sistema que soporta el aumento mediante el uso de mensajes de radio terrestres. En cuanto a SBAS, las estaciones terrestres toman mediciones de señal GNSS y generan mensajes de información, pero en este caso estos mensajes se transmiten directamente al usuario final (la aeronave). GBAS incluye, por ejemplo, el LAAS (US).
El sistema de aumento basado en el aire (ABAS): en este sistema de aumento las estaciones terrestres solo analizan la información proveniente de la aeronave. Esta información se transmite de vuelta a la aeronave.

GNSS-2 es la segunda generación de sistemas satelitales que proporcionará un sistema de navegación satelital civil completo. Estos sistemas proporcionarán la precisión e integridad necesarias para la navegación aérea. Estos sistemas satelitales totalmente civiles incluyen el Galileo europeo, que se espera esté plenamente operativo en 2020. También se encuentra en desarrollo una versión de GPS civil.

15. Observe que para determinar la posición del receptor (el avión) necesitamos en este caso 4 satélites. Esto se debe a que se necesita un satélite adicional para determinar el error de sincronía entre el tiempo de la aeronave y el tiempo de los satélites.