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EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL Y SUS APLICACIONES.
Integrantes:
Homero Delgado RancelCarlos Jesús Valdovinos Maldonado
INDICE
CAPITULO I..........................................................................................2EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL...............................................2
1.1 DESCRIPCION DEL SISTEMA..............................................................51.2 FUNCIONAMIENTO BÁSICO..............................................................131.3 TIPOS DE RECEPTORES Y ERROR..................................................321.4 APLICACIONES GENERALES............................................................43
CAPÍTULO II.......................................................................................51USO DEL GPS EN EL MEDIO TERRESTRE....................................................51
2.1 LOCALIZACIÓN AUTOMÁTICA VEHICULAR.....................................562.2 SEGUIMIENTO VEHICULAR POR GPS.............................................602.3 CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES BASICAS..................................632.4 SISTEMAS DE COORDENADAS........................................................73
CAPITULO III......................................................................................75EL SISTEMA GLONASS....................................................................................75
3.1 MODO DE FUNCIONAMIENTO...........................................................793.2 SISTEMAS DE TIEMPO Y CÓDIGOS DEL SISTEMA.........................813.3 DESARROLLO FUTURO DEL SISTEMA............................................873.4 GLONASS + GPS................................................................................91
CAPITULO IV....................................................................................100EL SISTEMA EGNOS......................................................................................100
4.1 EL CONCEPTO CNS-ATM................................................................1024.2 DESCRIPCION TECNICA DE EGNOS..............................................109EVOLUCION Y OBJETIVOS.........................................................................1094.3 ARQUITECTURA DEL EGNOS.........................................................1124.4 EXTENSIÓN DE EGNOS A LATINOAMÉRICA.................................117
2
1. CAPITULO I
EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL
En estos días de tantos cambios tecnológicos y del auge de la Tecnología
de la Información nos encontramos con los Sistemas de Posicionamiento Global,
que a grandes rasgos es una red de 24 satélites, para de esta manera dar una
cobertura total desde el espacio, hacia toda la superficie terrestre.
En un primer momento, se presentó como un mito tecnológico, la
integración de tres tecnologías preexistentes, como eran las del GPS, las
comunicaciones inalámbricas y la cartografía digital; con años o, incluso décadas
(alguna de ellas) de existencia a sus espaldas.
El hecho definitivo que propició su nacimiento fue la disponibilidad de
receptores GPS OEM para desarrolladores y a unos costos muy razonables,
juntamente con la proliferación de software de tratamiento de cartografía, así como
la disposición de datos cartográficos de ámbitos urbanos y territoriales. La rápida
evolución en el sector de las comunicaciones, pasando en unos pocos años, de no
existir la telefonía móvil, a disponer de telefonía móvil digital, ha posibilitado
igualmente las comunicaciones móviles públicas de larga distancia (hasta ese
momento, las posibilidades se reducían a comunicaciones radio de ámbito local o
3
las comunicaciones vía satélite, inalcanzable para la mayoría de los usuarios por
sus costos.)
Obviamente, el primer fruto práctico de tal integración, consistió en un
sistema de localización que permitía tener conocimiento de la ubicación de
cualquier tipo de vehículo móvil, en cualquier momento y en cualquier lugar del
globo terrestre. Son los llamados Sistemas de Localización Automática (L.A.V. o
A.V.L., en su acronismo inglés).
La tecnología estaba disponible, pero no existía mercado, por
desconocimiento de su existencia de los posibles clientes y, lo que es más
importante, la mayoría de los potenciales clientes, consideraban que el tener
conocimiento de la situación de sus vehículos en tiempo real, era una información
relevante, pero que no justificaba, por sí sola, la inversión necesaria,
especialmente en el segmento embarcado en los vehículos. Ello provocó
frustración y desaliento en las empresas desarrolladoras, que se habían visto
obligadas a invertir importantes recursos, no solo en investigación y desarrollo de
plataformas para los usuarios, sino también en educar a un mercado no preparado
para consumir tales productos, y no veían recompensados sus esfuerzos
económicos.
Pero ¿quienes son los clientes potenciales de estos sistemas? En principio,
todo elemento susceptible de desplazarse por tierra, mar o aire y dotado de una
fuente de alimentación. Así se inició la aproximación comercial a los sectores de
4
transporte de mercancías (especialmente el internacional), transporte de pasajeros
urbanos e interurbanos, servicios al ciudadano (policías, bomberos, asistencias
sanitarias de urgencias, unidades de limpiezas, etc.), maquinaria de
mantenimiento de carreteras, sistemas de recuperación de vehículos o vehículos
robados, esta lista se incrementa de día con día, a merced a la difusión pública
que está alcanzando este tipo de tecnologías.
Recientemente, han surgido noticias relativas a la incorporación de
soluciones de localización para personas, comenzando por ciertos colectivos en
los que se han identificados riesgos específicos, como montañeros, enfermos de
Alzheimer, invidentes, personas objeto de malos tratos, etc.
En el Primer Capítulo, se hará una breve descripción del sistema, así como
se hará mención del funcionamiento básico del sistema, los tipos de GPS
existentes y sus aplicaciones generales.
5
1.1 DESCRIPCION DEL SISTEMA
El Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en inglés) es un
sistema satelitario basado en señales de radio emitidas por una constelación de
21 satélites activos en órbita alrededor de la tierra a una altura de
aproximadamente 20 000 Km. El sistema permite el cálculo de coordenadas
tridimensionales que pueden ser usadas en navegación o mediante el uso de
métodos adecuados, para determinación de mediciones de precisión, provisto que
se poseen receptores que capten las señales emitida por los satélites. El GPS fue
implementado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos con el
objeto de obtener en tiempo real la posición de un punto en cualquier lugar de la
tierra. Este sistema surgió debido a las limitaciones del sistema TRANSIT que en
la década de los 70 proporcionaba posicionamiento usando métodos Doppler. La
principal desventaja del este último era la no disponibilidad de satélites las 24
horas del día.
Esta constelación GPS consta de 6 órbitas, prácticamente circulares, con
inclinación de 55 grados y uniformemente distribuidas en el plano del ecuador.
Hay 4 satélites por órbita, uniformemente distribuidos y con altitud de 20180
Km, además un satélite logra 2 vueltas alrededor de la tierra, por cada 24 horas.
Esta tecnología existe desde 1967 y fue desarrollada con fines militares por
los Estados Unidos, pero la información tenía retraso de tiempo y fue hasta el año
6
de 1978 que implantaron el sistema NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And
Ranning.)
La Configuración del sistema GPS actual consta de 3 sectores:
1. Espacial, sobre el cual están todos los satélites ocupados para el
seguimiento.
2. Control, consta de 5 estaciones desde donde se controlan los satélites, se
procesa la información y se sincronizan los relojes de cada satélite.
3. Usuario, comprende a los equipos utilizados por los usuarios finales, para
conocer y medir alguna ubicación sobre la tierra.
SEGMENTO ESPACIAL
CONSTELACIÓN GPS
Al principio se pensó que sólo eran necesarios 18 satélites (más 3 de
emergencia por si acaso alguno fallaba). Sin embargo más tarde se
comprobó que con este número la cobertura en algunos puntos de la
superficie terrestre no era buena.
Así pues se pasaron a utilizar 21 satélites (más 3 de reserva como
antes) repartidos en 6 órbitas, de forma que hay 4 satélites por órbita.
El sistema está diseñado de tal forma que sobre cualquier punto de la
superficie terrestre se ven al menos 4 satélites.
ÓRBITAS
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Las órbitas de los satélites son casi circulares, con una excentricidad de
0.03 a 0.3
Están situadas a una altura de 20180 km.
Tienen una inclinación respecto al plano del ecuador de 55º.
La separación entre las órbitas es de 60º.
El periodo de los satélites es de 11h 58m.
Hay 6 efemérides que caracterizan a las órbitas.
8
Satélites del sistema NAVSTAR GPS
Emiten con una potencia de 700W
La antena es un array helicoidal
Su ganancia es de 15dB.
Incorporan un reloj atómico muy estable y preciso.
Su vida media es de aproximadamente 7.5 años, al cabo de este tiempo hay que
sustituirlo.
SEGMENTO DE CONTROL
Existe una estación maestra de control (situada en Colorado Spring).
Esta se encarga de calcular las efemérides de cada uno de los satélites.
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Hay 3 estaciones de carga
Están situadas en Diego García, Isla Ascensión, Kwajalein
Transmiten datos (mensaje de navegación) y reciben las señales que
los satélites envían a estas estaciones.
Se emplea la banda S
o Canal ascendente: 1783.74MHz
o Canal descendente: 2227.5 MHz
Además hay 5 estaciones monitoras
Se encuentran en Hawaii y Colorado Spring.
Controlan el estado y posición de los satélites.
Reciben las señales transmitidas por los satélites y a partir de ellas
obtienen información para poder calcular las efemérides de los satélites.
10
Esta información es transmitida a la estación maestra de control que es
la encargada de calcular las efemérides y obtener así la posición de los
satélites con una posición muy buena.
Estaciones de Control y monitoreo del sistema GPS
SEGMENTO DE USUARIO.
Está formado por los receptores GPS.
Sus funciones principales son las siguientes:
Sintonizar las señales emitidas por los satélites
Decodificar el mensaje de navegación
Medir el retardo de la señal (desde el transmisor hasta el receptor) a
partir de los cuales calculan la posición.
Presentar la información de la posición en la que se encuentra (en 3D ó
en 2D)
Otras funciones complementarias son
11
Ayuda a la navegación.
Almacenamiento de datos.
Presentación más sofisticada (mapa de fondo...)
Prestaciones de los receptores civiles (c/A)
1ª posición 2D en menos de 2 minutos (siempre que no partamos de la
posición perdido).
1ª posición 3D en menos de 2.5 minutos (siempre que no partamos de
la posición perdido).
Actualizaciones de la posición de 0.5 a 1 segundos.
Precisión en torno a 15m.
Medida de la velocidad del usuario, precisión de 0.1m/s
aproximadamente.
Referencia temporal, precisión de 100ns aproximadamente.
Estructura general del equipo de usuario
12
Antena:
LNA, para no degradar la sensibilidad
Receptor:
Traslada la señal a frecuencia intermedia.
Demodula y decodifica el mensaje de navegación
Microprocesador:
Calcula la posición.
Controla todos los procesos que debe realizar el receptor.
Unidad de Control:
Permite la comunicación entre el usuario y el microprocesador, por ejemplo
para elegir el tipo de presentación, introducir la posición inicial
aproximada...
Almacenamiento de datos:
Rutas, posiciones...
Presentación
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Teclado...
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1.2 FUNCIONAMIENTO BÁSICO.
El sistema NAVSTAR-GPS se basa en la medida simultánea de la
distancia entre el receptor y al menos 4 satélites.
El sistema ofrece las siguientes
informaciones:
Posición del receptor.
Referencia temporal muy
precisa.
Las distancias entre el receptor y el satélite se obtienen por medio del
retardo temporal entre que el satélite envía la señal hasta que el receptor la recibe.
Veremos más adelante como se emplea la técnica de la medida de los retardos
temporales:
Obtendremos la ecuación de un esferoide (1 ecuación por cada satélite).
La intersección de todos estos esferoides da la posición del usuario.
15
Los satélites emiten dos portadoras a la misma frecuencia. Estas
portadoras están moduladas en fase (BPSK) por diferentes códigos
pseudoaleatorios.
El receptor GPS calcula la correlación entre el código recibido y el código del
satélite cuya señal pretende detectar, de esta forma:
Se pueden separar las señales de los diferentes satélites.
Y finalmente se obtiene el retardo temporal.
TÉCNICA BASADA EN LA MEDIDA DE LOS RETARDOS TEMPORALES
En principio podríamos pensar que calculando los retardos temporales entre
3 satélites y el usuario ya tendríamos la posición deseada (X i,Yi,Zi), puesto que
tres esferoides que se cortan definen un punto. ¿Por qué son necesarios entonces
4 satélites si parece que basta con 3 para obtener la posición?. La respuesta a
esta pregunta es que, efectivamente, bastaría con sólo 3 satélites para determinar
la posición. Pero esto exige una precisión muy buena y una gran estabilidad de los
relojes, tanto del satélite como del receptor. Si bien los satélites cumplen estas dos
condiciones, pues incorporan un reloj atómico (que son muy precisos y muy
estables), este no es el caso de los receptores puesto que su precio sería
desorbitado.
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La solución a este problema es introducir una nueva incógnita en el sistema
(además de las tres coordenadas espaciales del receptor) debido a la deriva que
existe entre el reloj del satélite y el reloj del usuario. Y es por esto por lo que
necesitamos 4 satélites como mínimo, y no 3 como parecía en un principio.
Como acabo de decir, se emplean 4 satélites respecto a los cuales el
receptor calcula las distancias respectivas. En realidad no se miden distancias,
sino pseudodistancias. Veamos que significa este concepto:
Llamamos
[0]
entonces
[1] -------------- distancia real (sin deriva)
[2] -------------- pseudodistancia
donde el tiempo medido es:
[3] [4]
Este es el error producido como consecuencia de la deriva existente entre el reloj del satélite y el reloj del receptor.
Así pues, la distancia real (que es la que realmente nos interesa) será:
[5]
Las coordenadas de cada satélite son conocidas, tenemos 4 ecuaciones de la forma:
17
[6] para i = 1,..,4
(xi,yi,zi) ------------ coordenadas del satélite4 ecuaciones ~ 4 incógnitas --- solución única
Para linealizar [6] y facilitar así su resolución se pide al usuario que introduzca una posición aproximada:
[7]
Desarrollamos en serie de Taylor en torno a este punto
[8]
[9]
Que puede ponerse como:
[10]
Y así hemos llegado a un sistema con 4 ecuaciones y 4 incógnitas que se
van a calcular conociendo las distancias a 4 satélites.
Si hay más de 4 satélites visibles se calculan las pseudodistancias respecto
a todos los satélites visibles, obteniendo así un sistema con más ecuaciones que
incógnitas, lo que simplifica el cálculo de la posición.
18
El sistema está diseñado para que sobre cualquier punto de la superficie
terrestre haya al menos 4 satélites visibles.
El sistema GPS además de la posición nos ofrece una referencia temporal
muy exacta, esto permite:
Sincronizar los relojes locales (esto tiene muchas aplicaciones, p.ej.
sincronización en transmisiones...).
Posibilidad de medir la velocidad a la que se desplaza el usuario a
través del desplazamiento Doppler.
[11] ---- relación fDoppler ~ desplazamiento Doppler
19
ALGUNOS DETALLES DEL SISTEMA GPS
Error instrumental del cálculo de pseudodistancias como consecuencia
de un error en la medida del retardo temporal de la señal.
[12] ---- relación fDoppler ~ desplazamiento Doppler
El sistema GPS requiere sistemas de medidas de retardo muy precisos.
El reloj del satélite también puede sufrir alguna deriva (al cabo de varios
años). El GPS envía al receptor una serie de modelos para corregir
estas derivas.
Puede suceder que el receptor sólo sea capaz de recibir las señales de
3 satélites. En este caso se pide al usuario que introduzca la altura y se
emplea el GPS en 2D.
La señal tarda unas centésimas de segundo en llegar al receptor, la
posición del satélite que hay que considerar para calcular la posición del
usuario es la que tenía el satélite en el momento de transmitir la señal.
20
ESTRUCTURAS DE LAS SEÑALES TRANSMITIDAS
CÓDIGOS PSEUDOALEATORIOS
Estos códigos están formados por una serie impar de n bits con una duración de T segundos.
a0,a1,a2,...,an-1 con ai=±1
Su espectro es similar al ruido (tienen componentes frecuenciales en todo el rango de frecuencias).
Se caracterizan porque la función de autocorrelación:
[13]
La correlacion cruzada:
[14]
Cada uno de estos códigos pseudoaleatorios se asigna a cada uno de los
satélites. El receptor, para separar la señal de un satélite del resto, correla las
series recibidas con el código que desea detectar.
21
El código que se quiere
detectar superará un
determinado umbral:
Es muy importante que el receptor y el satélite estén sincronizados para
que la correlación comience cuando llega la señal procedente del satélite. De esta
forma calcularemos el retardo. A continuación vemos unas figuras que
representan diferentes instantes de la correlación entre dos códigos:
22
Los códigos deben tener una buena función de autocorrelación:
Para t=0 debe haber un pico lo más acusado posible (el código será
mejor cuanto más largo).
El nivel de los lóbulos secundarios debe ser bajo (el código será mejor
cuanto más aleatorio sea).
Estas características las cumplen los códigos GOLD:
Como se ve en la figura los códigos GOLD se forman a partir de 2 registros
de desplazamiento de N etapas. Se suman las salidas de ambos registros de
desplazamiento y de esta forma obtenemos un código GOLD de 2N-1 bits.
El sistema NAVSTAR-GPS emplea dos tipos de códigos, a saber:
Código C/A (Clear/Adquisition) ---> empleado para navegación de baja
precisión (uso civil).
Código P ---> empleado para navegación de alta precisión (uso militar).
23
Veamos cuales son las características de estos dos códigos.
CÓDIGO C/A
Para obtenerlo se multiplica la salida de dos códigos de 1023 bits.
La frecuencia de reloj que se emplea es de 1.023 MHz
En estos enlaces podrás ver algunas figuras interesantes:
Asignación de fases
Chips del código C/A
Trozo de un código C/A
[15]
donde,
n es el identificativo de cada satélite
T es el tiempo de duración de 1 bit (10-6/1.023 s)
El tiempo de duración del código es:
[16]
Hay varios códigos transmitiéndose simultáneamente, se habla de una distancia
máxima no ambigua que se refiere a la distancia recorrida por la señal en el
tiempo de duración del código
[17]
24
La distancia equivalente a la duración de un bit es,
[18]
CÓDIGO P
Para obtenerlo se multiplica la salida de dos códigos (P1,P2)
La frecuencia de reloj que se emplea es de 10.23 MHz
La longitud de los dos códigos que se multiplican para obtener el código P es de:
P1: 15345000 bits
P2: 15345034 bits
[19]
donde,
n es el identificativo de cada satélite
T es el tiempo de duración de 1 bit (10-6/10.23 s)
El periodo de estos códigos es de 267 días, aunque únicamente se
emplean 7 días y al cabo de la semana se resetea este código, asignando
secuencias semanales distintas a cada satélite.
25
Así, en este caso no hay ningún tipo de ambiguedad.
El receptor únicamente correla una determinada parte del código.
Otro parámetro importante es la distancia asociada a la duración de 1 bit:
[20]
La precisión en la medida del retardo está asociada con el tiempo duración
de 1 bit. Si se ha estimado que la precisión medida del retardo es de 1%
aproximadamente, entonces el error instrumental en el cálculo de las
pseudodistancias es:
Códigos C/A: 3m
Códigos P: 0.3m
Cada satélite emite dos frecuencias portadoras coherentes entre si,
f1=10.23*154=1575.42 MHz
f2=10.23*120=1227.6 MHz
Estas portadoras estarán moduladas en fase por los códigos
pseudoaleatorios que hemos visto anteriormente, su estructura es la siguiente:
[21]
26
[22]
donde,
D(t) es el mensaje de navegación
An,Pn son los códigos C/A y P respectivamente que hemos visto
TÉCNICA DE ESPECTRO ENSANCHADO
El fundamento de esta técnica consiste en que la señal transmitida se
expande sobre un ancho de banda mayor mediante una modulación extra.
La señal que queremos transmitir se modulará con otra señal con un
régimen binario mucho mayor.
Esta técnica es muy robusta frente a las interferencias (característica
muy importante en sistemas militares).
Los diagramas de bloques del transmisor y del receptor se muestran a
continuación:
27
Transmisor (Satélite)
Receptor (usuario)
Ejemplo
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MENSAJE DE NAVEGACIÓN (NAV DATA)
El mensaje de navegación está constituido por los siguientes elementos:
Efemérides (son los parámetros orbitales del satélite).
Información del tiempo (horario) y estado del reloj del satélite.
Modelo para corregir los errores del reloj del satélite.
Modelo para corregir los errores producidos por la propagación en la
ionosfera y la troposfera.
Información sobre el estado de salud del satélite.
Almanaque, que consiste en información de los parámetros orbitales
(constelación de satélites).
29
Se transmite a un régimen binario de 50 bps y se tarda 12.5 min en enviarlo
completamente.
Su estructura se muestra a continuación:
DIAGRAMA DE BLOQUES DEL GENERADOR DE LA SEÑAL GPS
Las señales que transmite el sistema GPS tienen la estructura siguiente:
[21]
[22]
Como ya hemos visto, cada satélite emite dos frecuencias portadoras
coherentes entre si,
f1=10.23*154=1575.42 MHz
f2=10.23*120=1227.6 MHz
El diagrama de bloques del generador de la señal GPS es el siguiente:
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TRATAMIENTO DE LA SEÑAL GPS
PROCESO DE ADQUISICIÓN
Al encender el receptor GPS éste puede encontrarse en dos estados
distintos:
Perdido (el almanaque tiene una fecha muy antigua)
El aparato prueba con distintos satélites hasta que reciba una señal con
una SNR aceptable. Cuando logra engancharse con un satélite
demodula el mensaje de navegación y consigue así el almanaque y la
referencia temporal GPS.
Esta fase de prueba y error puede durar hasta unas decenas de
minutos.
Memorizado (hace poco que hemos usado el aparato GPS y el
almanaque almacenado sirve para saber la posición de todos los
31
satélites)
El aparato se engancha con los cuatro satélites que tiene visibles.
Cuando el receptor ya está enganchado con un satélite se asigna el
canal/es a los códigos de los satélites que están visibles y se inicia el proceso de
enganche con cada satélite.
PROCESO DE SEGUIMIENTO
Cuando nos hemos sincronizado con dada uno de los satélites, tras realizar
la correlación detectamos los picos que superan un determinado umbral y a partir
de ellos obtenemos el retardo temporal y con esto la ecuación de un esferoide
donde está el usuario. Repitiendo este proceso para 4 satélites obtenemos la
posición del usuario.
Debemos seguir los picos que superan el umbral para ver como varía
esa distancia. A esto se le llama lazo de seguimiento al código.
32
También hay un lazo de seguimiento a la portadora. Este tiene como misión
estar continuamente enganchados a las portadoras que emite el satélite.
Veamos estos dos lazos mediante un diagrama de bloques:
33
1.3 TIPOS DE RECEPTORES Y ERROR.
RECEPTOR SECUENCIAL
Este tipo de receptor sólo cuenta con un canal.
Sigue secuencialmente a los diferentes satélites visibles.
El receptor permanece sincronizado con cada uno de los satélites al menos
1 segundo. Durante este tiempo adquiere la señal y calcula el retardo temporal.
Extrae el retardo de sólo 4 satélites y a partir de estos calcula la posición.
Los satélites que elige son aquellos que tienen mejor SNR.
Estos receptores son:
Los más baratos.
Los más lentos.
Su precisión es menor que la de los otros tipos de receptores.
Suele emplearse en aplicaciones de baja dinámica (barcos, navegación
terrestre...)
RECEPTOR CONTÍNUO O MULTICANAL
En este caso estos receptores disponen de al menos 4 canales.
A cada canal se le asigna el código de 1 satélite para que se sincronice con él y
adquiera el retardo con ese satélite.
34
Se miden los retardos simultáneamente.
Son más rápidos que los secuenciales a la hora de calcular la posición.
Su precisión también es mejor que en el modelo anterior.
Están recomendados para aplicaciones de gran dinámica (aeronaves).
Receptor con canales multiplexados
Tenemos 1 único canal físico (hardware).
Tenemos 4 o más bucles de seguimiento (software).
De este modo se deben muestrear todos los satélites visibles en un tiempo inferior
a 20 ms, pues así podremos obtener la información recibida de todos los satélites
visibles (Tbit=20ms).
La complejidad software es mayor y necesitamos un microprocesador más
potente. Pero tiene la ventaja respecto al receptor contínuo de que al emplear 1
sólo canal físico será menos sensible a las posibles variaciones de canal que en el
caso de los recptores contínuos (los canales no pueden ser exactamente iguales,
unos tendrán un retardo distinto al resto...).
FUENTES DE ERROR
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El error del NAVSTAR-GPS se expresa como el producto de dos magnitudes, a
saber:
UERE: es el error equivalente en distancia al usuario, se define como un
vector sobre la línea vista entre el satélite y el usuario resultado de
proyectar sobre ella todos los errores del sistema.
o Este error es equivalente para todos los satélites.
o Se trata de un error cuadrático medio.
DOP (Dilution Of Precision): depende de la geometría de los satélites en el
momento del cálculo de la posición. No es lo mismo que los 4 satélites
estén muy separados (mejor precisión) que los satélites estan más
proximos (menor precisión). El DOP se divide en varios términos:
o GDOP (Geometric DOP), suministra una incertidumbre como
consecuencia de la posición geométrica de los satélites y de la
precision temporal.
36
o PDOP (Position DOP), incertidumbre en la posición debido
únicamente a la posición geométrica de los satélites.
o HDOP (Horizontal DOP), incertidumbre en la posición horizontal que
se nos dá del usuario.
o VDOP (Vertical DOP), suministra una información sobre la
incertidumbre en la posición vertical del usuario.
Error en el cálculo de la posición del satélite.
Inestabilidad del reloj del satélite.
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Propagación anormal de la señal (velocidad de propagación no es
constante).
Estos errores se corrigen a través de diferentes modelos que son transmitidos
en el mensaje de navegación a los usuarios. Veremos como es el ruido del
receptor el que se convierte en una de las principales fuentes de error del sistema.
38
ERROR EN EL CÁLCULO DE LA POSICIÓN DE LOS SATÉLITES
Los satélites se desvían de las órbitas calculadas por diferentes razones,
entre estas podemos citar:
Por la variación del campo gravitatorio.
Debido a variaciones en la presión de la radiación solar.
Debido a la fricción del satélite con moléculas libres.
Se ha estimado que las efemérides calculan la posición de los satélites con
una precisión de 20 metros. Para disminuir (e incluso evitar) esta fuente de error
se han construido varios algoritmos basados en datos experimentales (empíricos),
los coeficientes de estos algoritmos se transmiten al usuario a través del mensaje
de navegación para que se reduzca el error debido a esta fuente de error.
ERRORES DEBIDOS A INESTABILIDADES DEL RELOJ DEL SATÉLITE
Los satélites emplean relojes atómicos muy precisos, pero con el paso del
tiempo pueden presentar alguna deriva. En el mensaje de navegación uno de los
parámetros que se enviaban era el estado del reloj del satélite para tener
controlado su funcionamiento.
39
Debido a que el satélite está situado en un campo gravitatorio más débil se
produce un adelanto del reloj y como consecuencia de la mayor velocidad que
lleva el satélite se produce un retraso del reloj. Sobre estos dos efectos predomina
el adelanto, por esto se diseñan para que en la superficie terrestre atrasen y al
ponerlos en órbita funcionen bien, pero no se consigue totalmente debido a
efectos relativistas. Todos los coeficientes se envían al usuario a través del
mensaje de navegación y así la corrección de esta fuente de error es casi total.
ERRORES DEBIDOS A LA PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL
Hemos supuesto que la velocidad de propagación de la señal es constante,
pero esto no es cierto. Especialmente cuando la señal se transmite por la
ionosfera y la troposfera. Por tanto las distancias medidas no son las distancias
reales.
El efecto más importante se produce en la propagación por la ionosfera,
este puede llegar a ser de hasta 100 metros. Para corregir este error los
receptores civiles (códigos C/A y 1 sola frecuencia) usan modelos empíricos
caracterizados por parámetros dependientes de la hora, latitud, estación... Todos
estos parámetros se transmiten en el mensaje de navegación.
Para los receptores militares (que usan las dos frecuencias) el método para
corregir este error es más eficaz.
40
DISPONIBILIDAD SELECTIVA
La disponibilidad selectiva fue eliminada el 1 de Mayo del 2000.
Estuvo motivada por la excesiva precisión obtenida por los receptores
civiles, por esto se decide degradar esta precisión. Esto se hace de dos formas:
Haciendo oscilar el reloj del satélite.
Manipulando los datos enviados por las efemérides de los satélites
Con esto es consigue degradar el UERE hasta 37.5 metros. Los receptores
militares van a disponer de los modelos de errores introducidos y ellos tendrán la
precisión inicial del sistema (UERE = 66.6 m).
PRECISIÓN DEL SISTEMA GPS
Se define el radio de la esfera o círculo (3D/2D) en la que estarán el 50% de
las medidas.
La precisión depende de dos parámetros
Exactitud en la determinación de las pseudodistancias.
Geometría de los satélites.
C/A (con disp select) P3D -- 75.7 m 13.5 m2D -- 43 m 7.7 m
Vertical 49.7 m 8.8 m
41
En cuanto a la precisión en la referencia temporal tenemos:
Sin disponibilidad selectiva: 50 ~ 100 ns
Con disponibilidad selectiva: 300 ns
DGPS (GPS DIFERENCIAL)
Se construyó principalmente por la introducción de la disponibilidad
selectiva. Es un sistema a través del cual se intenta mejorar la precisión obtenida
a través del sistema GPS.
El fundamento radica en el hecho de que los errores producidos por el
sistema GPS afectan por igual (o de forma muy similar) a los receptores situados
próximos entre si. Los errores están fuertemente correlados en los receptores
próximos.
Si suponemos que un receptor basándose en otros técnicas conoce muy
bien su posición, si este receptor recibe la posición dada por el sistema GPS será
capaz de estimar los errores producidos por el sistema GPS. Si este receptor
transmite la corrección de errores a los receptores próximos a él estos podrán
corregir también los errores producidos por el sistema.
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Con este sistema DGPS se pueden corregir en parte los errores debidos a:
Disponibilidad selectiva.
Propagación por la ionosfera - troposfera.
Errores en la posición del satélite (efemérides).
Errores producidos por errores en el reloj del satélite.
ESTRUCTURA DEL DGPS
Una estación monitora que conoce su posición con una precisión muy alta.
Esta estación tiene:
Un receptor GPS.
Un microprocesador para calcular los errores del sistema GPS y para
generar la estructura del mensaje que se envía a los receptores.
43
Hay un canal de datos unidirecional hacia los receptores, por tanto:
Necesita un transmisor (estación monitora).
Los usuarios necesitarán un receptor para recibir estos datos.
En los mensajes que se envían a los receptores próximos se pueden incluir
dos tipos de correcciones:
Una corrección directamente aplicada a la posición.
Esto tiene el inconveniente de que tanto el usuario como la estación
monitora deberán emplear los mismos satélites, pues las correcciones
se basan en esos mismos satélites.
Una corrección aplicada a las pseudodistancias de cada uno de los
satélites visibles.
En este caso el usuario podrá hacer la corrección con los 4 satélites de
mejor SNR. Esta corrección es más flexible.
El error producido por la disponibilidad selectiva varía incluso más rápido
que la velocidad de transmisión de los datos. Por ello, junto con el mensaje que se
envía de correcciones también se envía el tiempo de validez de las correcciones y
sus tendencias. Por tanto el receptor deberá hacer algún tipo de interpolación para
corregir los errores producidos.
44
COBERTURA Y PRECISIÓN DEL DGPS
Tiene una cobertura de 200 km en torno a la estación terrena. Esta zona es
donde los errores están fuertemente correlados.
Se eliminan los errores del segmento espacial y de control. En cuanto al
segmento de lo usuarios se eliminan los efectos de la ionosfera y troposfera y el
parámetro que más afecta es el ruido del receptor.
Se están desarrollando sistemas WADGPS (DGPS de área amplia) que no
es otra cosa que un DGPS de gran cobertura. Está formado por varias estaciones
monitoras DGPS cuyas áreas de cobertura están superpuestas.
45
1.4 APLICACIONES GENERALES. Los servicios de transporte utilizan GPS para realizar un seguimiento de su
flota y acelerar las entregas.
Las compañías de transporte equipan los buques cisterna y cargueros con
GPS para su navegación, así como para registrar y controlar los
movimientos de las embarcaciones.
Los pilotos civiles utilizan GPS para la navegación, fumigación aérea,
topografía y fotografía aérea.
Al utilizar la tecnología GPS para elaborar los planes de vuelo, las líneas
aéreas ahorran millones de dólares. Los GPS se pueden utilizar para el
aterrizaje instrumental, tanto en aeropuertos grandes como pequeños, y
hacen posible la creación de nuevos sistemas de navegación aérea.
En los automóviles se están instalando GPS para que los conductores
puedan saber dónde están y a la vez recibir indicaciones de dirección. En
Japón, 500.000 automóviles ya incorporan un sistema de navegación
basado en GPS.
46
USO TERRESTRE
En este caso hay dos mercados principales:
Automóviles,
Integran el GPS y sistemas gráficos avanzados para proporcionar un
sistema de guiado desde un punto de una ciudad a otro evitando atascos...
Receptores personales, Excursiones en 4x4, como sistema de guiado para
invidentes...
La gran penetración de este sistema se debe al bajo coste de los receptores.
En la actualidad se emplea en aplicaciones profesionales:
Transportes internacionales
Redes de autobuses
Policia
Ambulancias
También estamos viendo su aparición en pruebas deportivas como en el
caso del ciclismo, donde permite conocer en cada instante y en tiempo real el
tiempo que saca un corredor a otro, la pendiente de una rampa de un puerto....
47
A continuación comenzaremos a mencionar una utilidad específica del
GPS; que es el sistema de Localización Automática de Vehículos.
En estos años, no solamente ha evolucionado la denominación de ese tipo
de tecnologías, lógicamente, la tecnología en si misma y los usuarios han
experimentado una gran evolución, como suele ocurrir en todo tipo de tecnologías
incipientes.
En esta sección se pretende reflejar una serie de reflexiones sobre el breve
pasado, el momento presente y previsible futuro del sector, tanto desde el punto
de vista de la tecnología como desde el de los diversos sectores de usuarios.
USOS EN NAVEGACIÓN:
GPSMAP 225 / Garmin
La idea original del GPS, que aún hoy día se mantiene, era usarlo para
navegación. Esto es, conocer la posición del observador en cualquier momento del
día dentro de un sistema de referencia creado para tal fin. Esto es conocido como
posicionamiento absoluto. La posición del receptor es conocida a partir de las
48
coordenadas de los satélites y las distancias medidas a por lo menos cuatro
satélites, mediante una intersección espacial. La distancia a cada satélite es
determinada haciendo uso de la fórmula d = c* D t ; en donde c corresponde a la
velocidad de la luz en el vacío y D t el tiempo de recorrido de la señal desde el
satélite hasta el receptor. Evidentemente se necesita proveer al sistema de un
mecanismo de medida de tiempo. Tanto los satélites como los receptores son
provistos de relojes para tal efecto. Debido a que no se puede tener un reloj
perfecto, tanto los relojes en el receptor y satélite poseen un error que afectará la
distancia medida, más si se considera la magnitud de las distancias involucradas.
Debido a que el intervalo de tiempo es calculado a partir de dos relojes
distintos, con errores diferentes, es que se usa el término de pseudo-distancias
para hacer referencia a las distancias medidas.
La determinación de coordenadas en forma absoluta presenta varios
problemas. Además de los errores de reloj, se debe considerar que en la medición
de pseudo-distancias la señal proveniente del satélite cambiará su velocidad de
propagación al atravesar capas atmosféricas de distinta densidad, lo que introduce
otro error en la posición. También, debe recordarse que la posición de observación
es determinada a partir de las coordenadas de los satélites, la distancia medida,
por lo tanto, también se encuentra afectada por las distintas perturbaciones
orbitales, que sacan a los satélites de las órbitas teóricas. La exactitud en la
determinación de coordenadas absolutas con respecto al sistema de referencia es
entre 100 y 150 m en las tres coordenadas.
49
GPSMAP 180 / Garmin
Su implantación en la navegación ha sido muy rápida (antes
las embarcaciones empleaban el sistema TRANSIT). Se
piensa que en poco tiempo toda la navegación marítima se
basará en GPS. Actualmente también se emplean sistemas
hiperbólicos, pero estos sistemas tienden a desaparecer...
El coste del sistema GPS es bajo (además los barcos no
requieren receptores de gran calidad) y lo puede usar
cualquier embarcación.
NAVEGACIÓN AÉREA
Debido a su mayor complejidad técnica su proceso de instalación ha sido
más lento. Se están desarrollando sistemas GNSS que pretender mejorar los
actuales sistemas de gestión de vuelos.
Se están instalando en áreas de bajo tráfico, ya que su uso no está
justificado si tenemos en cuenta que ya existe el RADAR.
Raystar 120 WAAS Receiver / Receptor GPS
Diferencial Raytheon
50
APLICACIONES MILITARES
Como el GPS es un sistema desarrollado por el ejército el desarrollo del
GPS en este campo ha sido más rápido que en las aplicaciones civiles.
Se emplea en la navegación militar (aeronaves, vehículos terrestres,
barcos...).
Una de las aplicaciones es el guiado de misiles.
Constituye una revolución para los sistemas militares, se usa para el
posicionamiento de las tropas...
CIENCIAS GEOGRÁFICAS
Permite situar puntos con gran precisión.
Se pueden construir mapas geográficos mucho más precisos, mejorando
los que había hasta ahora.
51
La posibilidad de usar el sistema para tareas de
precisión se ha estudiado desde hace mucho tiempo.
En la actualidad se han desarrollado técnicas para
lograr exactitud topográfica y geodésica. Estas son
conocidas como técnicas diferenciales o métodos de
posicionamiento relativo. Esto es, que es posible
conocer con gran exactitud la diferencia de
coordenadas entre dos o más receptores. El principio
se basa en la asumpción de que en ambos extremos
de una línea los errores de las órbitas de los satélites
son iguales.
GPS III Plus ( de mano) / Garmin
En este caso, los mismos satélites tienen que ser usados en los extremos
de la línea a medir. Además, mediante el uso de receptores que captan las dos
frecuencias de transmisión de las señales, los errores debidos a la ionosfera
pueden eliminarse. En cuanto a la troposfera esta es considerada mediante el uso
de modelos atmosféricos adecuados. Mediante el uso de estas técnicas, se
pueden lograr precisiones menores a 1 m, y dependiendo del tipo de
procesamiento y equipo se puede llegar a precisiones del cm, incluso de mm.
Como podemos apreciar, es muy extensa el área de aplicaciones del GPS,
pues desde su inicio, se demostró que podía servir no sólo para aplicaciones
militares, como es ya bien sabido, la mayor parte de tecnología en
comunicaciones está diseñada a ese campo, así como se explicó, se puede
52
utilizar para detección y ubicación de embarcaciones marinas, localización de
aviones, que en los casos anteriores, a través del sistema GPS se conducen o
“pilotean” de forma automática, esto es, ya con el sistema trabajando y conociendo
el punto de destino, se pueden marcar rutas en el sistema de pilotaje automático,
el cual guiará al transporte a su destino con la ayuda del GPS.
En el siguiente Capítulo mencionaremos un poco más a detalle el uso del
GPS, en este caso, nos enfocaremos al uso del GPS en el Medio Terrestre como
es la Localización Automática Vehicular.
53
CAPÍTULO II
USO DEL GPS EN EL MEDIO TERRESTRE.
Como se comentó en el capítulo anterior, El GPS o Sistema de
Posicionamiento Global, es un método para determinar la posición, rumbo y
velocidad a partir de señales enviadas desde satélites.
Cuando el sistema GPS haya sido completado, habrá 18 satélites
transmitiendo desde órbitas a una altura aproximada de 20,000 kilómetros sobre la
superficie de la Tierra. Los satélites circundan la tierra casi exactamente dos veces
cada 24 horas, de tal manera que están casi exactamente en la misma
posición a la misma hora cada día. Los satélites salen y se ponen como el
sol, y de debe tener una trayectoria despejada entre el satélite y la antena de
su GPS, a fin de recibir su señal. Esta señal puede pasar a través de las
copas de árboles secos, pero no a través de mojados. Todos los satélites
transmiten a la misma frecuencia (1575.42 Mhz.) y cada satélite tiene un
formato de código de señal único, de tal manera que pueda ser
identificado por el receptor.
Cuando se enciende el receptor, éste busca las señales de los satélites.
Normalmente le toma alrededor de un minuto encontrarlas, y después puede
54
calcular una posición fija, siempre y cuando el receptor haya estado operando
el día anterior. Si no, hay un retardo adicional de 1 a 3 minutos para recibir las
efemérides del satélite o los datos precisos de la órbita necesarios para
calcular posición, velocidad y rumbo.
Si la visual entre la antena y el cielo está obstruida, generalmente le
tomará mas tiempo obtener una posición fija.
LIMITACIONES DEL SISTEMA
La antena del GPS debe tener una buena visibilidad al cielo, a fin de recibir
los tres o cuatro satélites necesarios para trabajar. No puede recibir bien en el
interior de la mayoría de los edificios, automóviles o aeroplanos, a menos que la
antena esté afuera. Si el usuario está dentro de un auto o sobre tierra en un
terreno normal, los satélites deben tener un ángulo de elevación de por lo menos
15 grados sobre el horizonte, para que la recepción sea confiable. Si están más
bajos, la visual será cortada frecuentemente por cerros, árboles y edificios. Si el
usuario está en el mar, los ángulos de elevación útiles pueden ser hasta de 5
grados.
Los errores de posición típicos son de 60 metros y los de velocidad de
medio nudo. El sistema es capaz de tener una exactitud 6 veces mejor, pero por
política del gobierno de E.U.A. se mantiene al nivel señalado anteriormente.
Cuando se opera en el modo tridimensional (es decir, calculando Latitud/Longitud
55
y altitud), los errores en altitud típicos son el doble de los errores de posición.
Cuando se opera en el modo bidimensional, el operador debe introducir
manualmente la altitud. Para la navegación marina se recomienda esto, ya que
produce una mejor exactitud y confiabilidad.
La exactitud puede ser en ocasiones mucho peor, esto sucede cuando los
satélites están en una posición tal que la geometría de la fija es mala. El receptor
GPS se da cuenta de esto y proporciona una indicación de exactitud pobre.
Existirán ocasiones en que se reciban menos de 3 satélites, en estos casos,
el sistema no trabajará.
La recepción de señal en el GPS, casi no es afectada por la lluvia ni por las
tormentas eléctricas.
56
DISPONIBILIDAD SELECTIVA
Los satélites GPS transmiten una señal de navegación altamente precisa
para propósitos militares (PPS, o sea, Servicio de Posicionamiento Preciso). Esta
señal está codificada y no puede ser recibida por receptores no-militares.
Los satélites también transmiten una señal menos precisa, para uso general
civil. (SPS, o sea, Servicio de Posicionamiento Standard). Todos los receptores
disponibles comercialmente, reciben las señales SPS.
Es política establecida de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, la cual
opera los satélites GPS, degradar deliberadamente las señales SPS para dar una
exactitud de 100 metros o mejor, el 95% del tiempo. Esto representa un error de
desviación standard de 50 metros. A esta política se le llama Disponibilidad
Selectiva (DS). Si la DS no estuviera activada, la posición fija por GPS seria 6
veces más exacta.
Los satélites fueron operados en períodos de pruebas con la DS
desactivada, hasta Abril de 1990, fecha en que la DS fue puesta en servicio.
La Fuerza Aérea dispuso que la DS estuviera en servicio de allí en adelante.
La DS fue desactivada en Agosto de 1990, como respuesta a la crisis del
Golfo Pérsico, aparentemente porque las fuerzas armadas de los E.U. no
contaban con suficientes receptores militares y estaban usando receptores
57
civiles (los cuales son mucho mas baratos). La DS fue activada nuevamente
en Abril de 1992 y se espera que permanezca así por tiempo indefinido.
Mucha gente piensa que, debido a que han mejorado las relaciones con
los países de Europa del Este y las tensiones mundiales en general han
disminuido, la Disponibilidad Selectiva será desactivada en el futuro, para dar a
todos los usuarios los beneficios que proporciona la máxima exactitud de este
sistema.
El GPS marítimo tiene un artículo de configuración en SETUP llamado
"ACCURACY OF GPS SYSTEM" (exactitud del sistema GPS), el cual puede
ser puesto mediante el teclado a un número entre 15 y 200 metros. En el
procedimiento de arranque inicial se pone a 100 metros. Este número se usa
para estimar la exactitud de la posición fija.
Si la Disponibilidad Selectiva se desactiva, la exactitud del sistema GPS
deberá ser puesta en 15 metros. Si esto no se hiciera, el primer resultado
será que el error estimado de posición fija (ACC en la primer pantalla de
POS) será mucho más grande que el error real de posición. La exactitud real
de la Lat/Long calculada será afectada solo ligeramente. De esta manera, no
es escencial que el comando de SETUP "ACCURACY OF GPS SYSTEM",
sea cambiado cuando la Disponibilidad Selectiva es activada o desactivada.
58
2.1 LOCALIZACIÓN AUTOMÁTICA VEHICULAR.
El Sistema de Localización Automática Vehicular (AVL) es un sistema
mediante el cual en un mapa digitalizado en una computadora se puede localizar
un vehículo terrestre, aéreo o marítimo que se encuentra en la superficie del globo
terrestre, bien sea sobre el agua, la tierra o el aire. Lo anterior se logra gracias a
un sistema denominado GPS (Sistema de Posicionamiento Global Satelital). El
sistema GPS esta conformado por más de una veintena de satélites que hace
algunos años el Departamento de Defensa de Los Estados Unidos de América
puso en órbita al rededor de la tierra. Dichos satélites inicialmente fueron enviados
con fines militares, pero posteriormente fueron donados a la humanidad para
aplicaciones civiles. Dichos satélites están ubicados en el espacio de tal manera
que cubren la totalidad del globo terrestre, garantizando que desde cualquier
punto del planeta se puede recibir simultáneamente, mínimo la señal de tres (3)
satélites. Estos satélites están enviando permanentemente unas señales de radio
que pueden ser percibidas por un receptor, donde se puede conocer con un error
no mayor a 200 metros su ubicación geográfica en términos de longitud, latitud y
altitud. Este receptor se denomina receptor GPS y es una unidad muy similar a
una calculadora electrónica de bolsillo en cuyo interior posee una antena. A partir
de esta tecnología se han desarrollado diversas aplicaciones: topografía,
navegación, prácticas deportivas, seguimiento y localización vehicular, etc. El
sistema AVL, que como se acaba de mencionar es una de las tantas aplicaciones
del GPS, aprovecha la información que se tiene en el receptor GPS, de un
59
vehículo y la transmite a un centro de control donde se encuentra instalada una
computadora que posee un mapa digitalizado de la ciudad o región de operación.
En este mapa se puede visualizar, en forma de icono, la ubicación del vehículo
deseado. Explicando de una manera más detallada el principio de funcionamiento
del AVL, tendríamos el siguiente proceso:
Las señales de los satélites son recibidas por el receptor GPS de un
vehículo determinado. Dicho receptor entrega esta información mediante una
interfase al medio de comunicación existente. Este medio puede ser vía radio
convencional, radio troncalizado, teléfono celular o radio satelital (en los sistemas
más sofisticados y costosos). La información enviada por el vehículo es recibida
en el centro de Control. Mediante otra interfase es entregada a la computadora
que posee el mapa digitalizado, convirtiendo esta información en un icono sobre
dicho mapa.
La ubicación del vehículo se puede obtener a voluntad del operador del
sistema, cuando él interroga manualmente la unidad respectiva, denominándose
esto localización del vehículo. Otra forma es de manera automática cuando el
sistema la interroga cada determinado tiempo la unidad respectiva, obteniéndose
cada vez una actualización de su ubicación. Esto último se denomina seguimiento
vehicular. Tanto la interrogación del vehículo como su respuesta se realiza a
través del radio en mención.
60
EQUIPOS
Los equipos requeridos para el sistema AVL, también podemos clasificarlos
en dos grupos: los equipos del Centro de Control y los equipos de los vehículos.
EQUIPOS DEL CENTRO DEL CONTROL
El Centro de Control normalmente esta conformado por los siguientes
equipos: Un radio cuyo tipo depende del sistema que se esté utilizando
(convencional, troncalizado o celular), con sus respectiva antena. Una interfase
entre el radio y la computadora principal (servidor). Una computadora o una red
local de computadoras dependiendo de la cantidad de terminales que se requieran
en el Centro de Control.
Adicionalmente se puede tener una pantalla gigante en un auditorio o un
salón múltiple, cuando un grupo de personas requieran coordinar alguna actividad
en caso de alguna eventualidad. Por ejemplo, un Comité de Emergencia.
EQUIPOS VEHICULARES
61
En resumen, los equipos que se requieren para los vehículos son: Receptor
GPS (con su respectiva antena) y la interfase entre este y el radio. Esto
normalmente está incorporado en una misma unidad. El radio de comunicaciones
con sus respectiva antena. Para cada vehículo se requiere un kit de elementos
como los mencionados.
En todo caso para el medio de comunicación entre las ambulancias y el
Centro de Control se puede utilizar la Red de Radio Troncalizada, bien sea con
radios independientes o con los mismos radios que se utilicen para la transmisión
de voz, puestos que estos sistemas pueden soportar transmisión de datos y voz.
De esta manera se puede aprovechar la infraestructura creada para la Red de
Radio, adicionándole los elementos necesarios para la transmisión de datos. La
información que se cursa entre los vehículos y el Centro de Control y viceversa,
simplemente son datos.
62
2.2 SEGUIMIENTO VEHICULAR POR GPS
El Sistema para Seguimiento y Localización Vehicular vía GPS se
compone como ya se explicó de una Consola de Control y Monitoreo instalada en
las oficinas del Cliente y de equipamiento instalado en los vehículos.
Dicho equipamiento incluye:
Receptor GPS con gran capacidad de almacenamiento de datos Lógica de control de entradas y salidas Módem y transceptor de radio/ celular Antena GPS y antena de radio Botón de pánico Lógica local de alarmas Batería de respaldo
El equipamiento en los vehículos dispondrá de diversos dispositivos
detectores y sensores, según la lógica local de alarmas que se seleccione. Al
producirse la activación de los dispositivos, se emitirá una señal discriminada a las
Consolas de Control y Monitoreo.
Las Consolas podrán comunicarse con el equipamiento, lo que permitirá el
posicionamiento de la unidad así como la transmisión de datos desde y hacia los
vehículos. La posición de los móviles será representada sobre cartografía digital
georreferenciada en proyección WGS84.
63
La información de posicionamiento y del estado de los sensores será
transmitida en tiempo real desde los móviles hacia la Consola de Control y
Monitoreo. Tal información consistirá en la posición, hora, velocidad, dirección de
movimiento de los vehículos, así como la activación de cada uno de los
dispositivos de alarma local. La Consola de Control podrá activar dispositivos
instalados en el vehículo en forma remota, como ser: cortes de combustible,
inhibición de arranque, cerradura de puertas, iniciación de sirenas, y otros. Todo lo
cual permite que este Sistema sea altamente confiable para la prevención de
robos.
Ante la ocurrencia de una emergencia en el vehículo, una señal sonora
alertará al operador de la Consola de Control y Monitoreo manteniéndose la
misma hasta tanto dicha emergencia haya sido atendida.
La comunicación entre el equipamiento de seguridad instalado en los
vehículos y la Consola podrá realizarse automáticamente o en forma manual.
Mediante la forma automática, los móviles reportarán su posición
inmediatamente que algún sensor se active, que el móvil entre o salga de
determinadas áreas, y otras situaciones configurables. Mediante la forma manual,
el operador de la Consola podrá interrogar la posición de cualquiera de los móviles
en el momento que sea necesario.
64
Así mismo el operador de la Consola podrá decidir un seguimiento
continuado del móvil durante determinados períodos aumentando así la seguridad
del procedimiento.
Opcionalmente el equipamiento en los vehículos podrá disponer de un
handset para realizar comunicaciones de voz telefónica, así como una terminal
para la recepción de mensajes de texto. Así mismo puede disponerse de un
sistema de escucha del audio de cabina.
La información de la posición de los recorridos y del estado de los sensores
es almacenada en el equipamiento del vehículo, de forma que puede disponerse
de ella en tiempo diferido para la elaboración de reportes posteriores y/o la
realización de investigaciones y desempeños de la flota.
65
2.3 CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES BASICAS.
Por lo general la mayoría de los sistemas GPS para navegación se
constituyen de las mismas características, por lo que mencionaremos las más
comunes.
INTRODUCCIÓN DE TIEMPO LOCAL
En todos los equipos se requiere hacer esto solamente UNA VEZ con un
receptor nuevo, ya que el tiempo seguirá avanzando, aun con el aparato
apagado. Se introducen los siguientes comandos.
1.- Zona de Tiempo.
2.- Tiempo Estandar o Luz de Dia (verano).
3.- Hora del Dia
4.- Mes
5.- Día del Mes
6.- Año
Esto probablemente será corregido en modo automático y no necesitará
ser introducido otra vez.
El tiempo ahora se mantendrá correcto aun con el aparato apagado y
será actualizado de tal manera que mantenga su exactitud de medio segundo,
66
tan pronto como empiece a recibir satélites.
Si posteriormente cambian las zonas de tiempo, o hay un cambio del
tiempo estándar a tiempo de verano, será necesario cambiar únicamente la zona
de tiempo o el selector de tiempo de verano. La hora local del día será corregida
automáticamente cuando el usuario haga el cambio.
INGRESO DE Lat/Lonq APROXIMADA.-
Esto deberá hacerse con una exactitud de diez grados o mejor.
INGRESO DE ALTITUD
Introduzca en altitud, la altura que tiene su antena sobre la línea de flotación del
buque.
67
ARRANQUE NORMAL
Encienda el aparato y espere a que la pantalla deje de parpadear (normalmente
uno a tres minutos).
OPCIONES DE CONFIGURACION
Cuando el usuario está arrancando un aparato nuevo, deberá revisar las opciones
de SETUP (configuración). Hay muchas opciones de como el GPS puede operar,
y ud. puede requerir cambiar las opciones que fueron seleccionadas
automáticamente por el Procedimiento de Arranque Inicial. Revise cada opción y
cámbiela si se requiere.
FILTRO DE VELOCIDAD Y RUMBO
Si la antena está localizada en un punto muy alto del buque, el balanceo y el
cabeceo pueden provocar que las lecturas de velocidad y rumbo oscilen
excesivamente. Esto puede reducirse ajustando el filtro de velocidad/rumbo a 10 ó
20 segundos. Esto reduce la respuesta del sistema cuando el buque está virando
ó cambiando su velocidad. Para navegación terrestre o aérea, o para navegación
marina si la antena está montada en un punto bajo del buque, 2 segundos es una
buena opción.
MODO DE ALTITUD
Si el usuario está operando sobre el agua y conoce su altitud, deje el modo
en manual e introduzca la altitud conocida en la primer pantalla de POS (similar a
68
como lo hizo en esa parte durante el Procedimiento de Arranque Inicial). Si su
altitud será variable o el usuario no conoce cual es, ponga el modo en AUTO y la
altitud será actualizada siempre que se estén recibiendo 4 ó 5 satélites.
FORMATO Lat/Long
Lat/Long puede ser introducida y mostrada en pantalla como grados,
minutos y milésimos de minuto (MM.MMM) o como grados, minutos, segundos y
décimos de segundo (MMSS.S).
UNIDADES DE DISTANCIA Y VELOCIDAD
La distancia y la velocidad pueden ser introducidas y mostradas, como
millas náuticas y nudos, millas terrestres y millas por hora ó kilómetros por hora. El
escoger una y otra de las alternativas, no afecta la forma en que los valores de
entrada son almacenados. Por ejemplo, si ud. pone un límite de activación de
alerta en 1.00 millas náuticas y mas tarde cambia las unidades de DISTANCIA Y
VELOCIDAD a millas terrestres, el límite de disparo mostrará entonces 1.15 millas
terrestres, lo cual viene siendo la misma distancia.
UNIDADES EN METROS O PIES
Esto afecta la forma en que son mostradas en pantalla la altitud y la
exactitud de la posición fija estimada.
69
VARIACION MAGNETICA
Se puede poner en manual o en automática. Si está en manual, ud. debe
introducir la variación que quiera usar. Si desea lecturas con respecto al Norte
verdadero, póngala en MANUAL y 0000. La variación automática cubre todo el
planeta, está corregida por paso del tiempo y generalmente su exactitud es de
unos pocos décimos de grado.
DATUM
Datum es la recopilación de datos de un levantamiento hidrográfico, usados
para elaborar una carta de navegación. Todas las cartas están hechas a partir de
un datum y éste aparece al margen de la carta correspondiente.
Todas las cartas de navegación han sido preparadas usando una
descripción matemática específica de la forma de la Tierra. A esto se le llama
datum, o algunas veces datum de mapa. Los datums están hechos a partir de una
recopilación de datos de levantamientos y se les da el nombre de la gente que
hizo el levantamiento, el año o la ubicación del mismo. El nombre del datum
aparece al margen de la carta. A fin de tener la mejor correspondencia entre la
Lat/Long (u otras coordenadas) de la carta con la Lat/Long mostrada por el
Almirante, el datum usado por el Almirante debe coincidir con aquel que aparece
al margen de la carta.
70
NIVEL DEL USUARIO
Este puede ponerse en BEGINNER (principiante), INTERMEDIATE
(intermedio) y EXPERT (experto). Cuando se pone en PRINCIPIANTE,
aparecerán muchos mensajes de ayuda a medida que opere el GPS. Ellos le
explicarán como usar cada función y que hacer después de cada paso. A medida
que el usuario adquiera mayor experiencia en la operación del GPS, los mensajes
pueden parecer necesarios. En el nivel INTERMEDIO, mas o menos la mitad de
los mensajes (los mas básicos), no serán mostrados y la duración de los que si se
muestran será reducida. En el nivel EXPERTO, todavía menos mensajes de ayuda
aparecen. El GPS puede ser operado, en el nivel EXPERTO, oprimiendo el menor
número de teclas, siempre y cuando ud. conozca como trabaja cada función.
COMPENSACION LAT/LONG
Si la Lat/Long mostrada tiende a estar consistentemente dentro de una
región de operación, ud. puede desplazar las lecturas mostradas introduciendo las
compensaciones deseadas en la pantalla. Las compensaciones se sumarán a las
lecturas calculadas para obtener las lecturas mostradas en pantalla. Norte y Oeste
se sumarán, Sur y Este se restarán. Esta característica rara vez se usa, así que si
no la comprende ud. perfectamente, mejor deje ambas compensaciones en cero.
EXACTITUD DEL SISTEMA GPS
Este número se pone en 100 metros con el Procedimiento de Arranque
Inicial, la cual es la exactitud normal del GPS con la Disponibilidad Selectiva (DS)
activada. Si el gobierno de los E.U. decide desactivar la DS, cambie la exactitud
71
del sistema a 15 metros para tener correcta su indicación de exactitud en la
pantalla de POS. El ajuste de la exactitud del sistema (GPS SYSTEM
ACCURACY) no afectará significativamente la posición fija real, ya que solo afecta
la exactitud estimada que se muestra en pantalla.
COMPENSACION DE RUTA PARALELA
La compensación de ruta paralela, le permite establecer una nueva línea de
rumbo a una distancia precisa a la derecha o a la izquierda de su línea de rumbo
original. Por ejemplo, para compensar su línea de rumbo 0.20 millas náuticas
hacia la derecha, simplemente introduzca 0.20 en Parallel Route Offset. Si ud.
introduce -0.20, la línea de rumbo será compensada 0.20 millas hacia la izquierda.
Esta característica es útil para efectuar patrones de búsqueda ó de dragado, ó
para cubrir una área con precisión.
TRAYECTORIA PRESTABLECIDA
Trayectoria prestablecida (Specified Track) es otra forma de establecer una
línea de rumbo, diferente a aquella de los puntos de derrota FROM (de) y TO
(hacia). Si la trayectoria prestablecida está en ON, con dirección magnética igual
al ángulo de trayectoria prestablecida (specified track angle) mostrado en pantalla.
Esto le permite a ud. aproximarse al punto de derrota TO, con el rumbo preciso.
72
NUEVA TRAYECTORIA Y PUESTA A CERO (New Track/Zeroing CTE)
Si desea establecer una nueva línea de rumbo de donde está hasta su
punto de destino, ponga este artículo es YES (si).
El punto de derrota FROM será entonces puesto automáticamente a 0
(llamado automáticamente START ó arranque), en el punto de derrota 0 será
puesta la posición actual y aparecerá la primer pantalla de NAV. Usted estará
iniciando ahora una nueva línea de rumbo con un abatimiento inicial de cero.
El resultado de este procedimiento es exactamente el mismo que si ud.
tiene en pantalla el punto de derrota TO y oprime la tecla GO TO (ve hacia).
GRAFICADO DE LA RUTA O TRAYECTORIA "Plot Route/Path"
La ruta y la trayectoria actuales, son aquellas seleccionadas para uso actual
en la navegación.
La ruta actual es el número de ruta que aparece en la segunda línea de la
primera pantalla de ROUTE (el número inmediatamente después de FOLLOW
ROUTE ó ruta a seguir). La trayectoria actual es el número de trayectoria que
aparece en la línea superior de la primer pantalla de PATH (el número
inmediatamente después de FOLLOW PATH ó trayectoria a seguir).
73
Si escoge CURRENT RTE, la ruta actual aparecerá en la pantalla PLOT.
Será mostrada por medio de líneas punteadas que unen a todos los puntos de la
ruta.
Si escoge CURRENT PATH, la trayectoria actual aparecerá en la pantalla
de PLOT. Si se escoge OFF, no aparecerán en la pantalla de PLOT ni la ruta, ni la
trayectoria actuales.
GRAFICADO DE LA HUELLA
Este artículo aparece como "Piot Trail" y tiene las siguientes opciones: NO
PLOT (no graficar), LAST 01 hrs. (última hora), LAST 02 hrs. (últimas dos horas),
LAST 04 hrs. (últimas cuatro horas), LAST 06 hrs. (últimas seis horas), LAST 08
hrs. (últimas ocho horas), LAST 10 hrs. (últimas diez horas), LAST 12 hrs. (últimas
doce horas), PLOT ALL (graficar todo) y START FROM NOW (comenzar desde
ahora).
Esta opción controla el graficado de una línea que lo conduce a ud. hasta
su posición presente. Si escoge NO PLOT, dicha línea no aparecerá. LAST 01 hrs.
le da un trazo de los puntos registrados durante la última hora de operación
usando el intervalo de registro especificado en la pantalla de PLOT.
PLOT ALL (graficar todo) le da una gráfica de todos los puntos registrados
en memoria. Si selecciona START FROM NOW (comenzar desde ahora) y oprime
la tecla ENT, la gráfica habrá comenzado en el momento en que oprimió la tecla
74
ENT. Esto es útil si está comenzando un viaje y quiere tener una gráfica del viaje
completo desde el punto de partida.
GRAFICADO CON BUQUE MOVIL Y CARTA FIJA, O CON BUQUE FIJO Y
CARTA MOVIL
Este artículo aparece como "Plot Move Boat / Fix Chart" ó "Plot Fix Boat /
Move Chart". Aquí ud. tiene la opción de mantener fija la carta y ver como se va
moviendo el buque, ó fijar el buque en el centro y ver como se va moviendo la
carta. Usted puede ver como se mueve la carta porque los puntos de derrota y la
líneas de ruta se moverán con respecto al buque a medida que navega.
75
2.4 SISTEMAS DE COORDENADAS
Los sistemas GPS tienen la capacidad de mostrar la posición presente en
otros sistemas de coordenadas diferentes del Lat/Long.
Si desea ver la posición en coordenadas de Loran TD, de Sistema de
Referencia de Rejilla Militar (MGRS) o de Transversa Universal de Mercator
(UTM), solo tiene que pasar los correspondientes artículos de SETUP (configurar)
de OFF a ON. Las siguientes pantallas aparecerán entonces al presionar la tecla
POS varias veces.
La siguiente pantalla aparecerá solamente cuando el artículo de SETUP:
"LORAN COORDINATES" (coordenadas de Loran) esté en ON.
COORDENADAS DE LORAN
Si desea ver la posición presente o los puntos de derrota en
coordenadas Loran TD (diferencias de tiempo), o si desea introducir puntos
de derrota en coordenadas TD, ponga esto en ON. Aparecerán nuevas
pantallas al oprimir las teclas POS y WPT, las cuales mostrarán
coordenadas TD. Será necesario para ud. introducir el GRI y los números
de selección secundaria S1 y S2 en aquellas pantallas, a fin de especificar
cuales TDs quiere que aparezcan.
76
COORDENADAS MGRS Y COORDENADAS UTM
Si desea ver su posición presente o los puntos de derrota en coordenadas
MGRS ó UTM, o introducir puntos de derrota en estas coordenadas,
ponga éstas en ON. Algunas nuevas pantallas aparecerán entonces.
77
CAPITULO III
EL SISTEMA GLONASS
El sistema GLONASS es un sistema de navegación por satélite similar al
GPS pero con importantes diferencias. El sistema está administrado por las
Fuerzas Espaciales Rusas para el Gobierno de la Confederación Rusa y tiene
importantes aplicaciones civiles además de las militares.
Al igual que en el sistema GPS, existen dos señales de navegación: la
señal de navegación de precisión estándar (SP) y la señal de navegación de alta
precisión (HP). La primera está disponible para todos los usuarios tanto civiles
como militares que deseen emplearla en todo el mundo, y permite obtener la
posición horizontal con una precisión de entre 57 y 70 metros (99.7% de
probabilidad), la posición vertical con una precisión de 70 metros (99.7% de
probabilidad), las componentes del vector velocidad con precisión de 15 cm/s
(99.7% de probabilidad) y el tiempo con precisión 1s (99.7% de probabilidad).
Estas características pueden ser mejoradas empleando sistemas diferenciales
similares a los empleados con GPS y utilizando métodos especiales de medida
(medida de fase).
78
La constelación completa está formada por 21 satélites activos y 3 de
reserva situados en tres planos orbitales separados 120º. Esto permite que sobre
el 97% de la superficie terrestre se vean al menos 4 satélites de forma continua,
frente a los 5 satélites (al menos) que pueden ser vistos en el 99% de la superficie
terrestre si la constelación es de 24 satélites (GPS). De los 24 satélites de la
constelación GLONASS, periódicamente se seleccionan los 21 que resultan dar la
combinación más eficiente y los 3 restantes son dejados en reserva. Se ha
planteado la posibilidad de aumentar la constelación a 27 satélites, de los cuales
24 estarían activos. Si uno de los 21 satélites operativos se avería, el sistema baja
al 94.7% su probabilidad de éxito. El sistema de mantenimiento de la constelación
prevé la activación de uno de los satélites en reserva o el lanzamiento de 3
satélites para sustituir a los averiados o ser dejados en reserva para usos futuros.
Constelación GLONASS
79
La primera nave tipo GLONASS (el COSMOS 1413) fue lanzado el 12 de
Octubre de 1982, y el sistema GLONASS comenzó a operar oficialmente el 24 de
Septiembre de 1993 por decreto del Presidente de la Federación Rusa, Boris
Yeltsin.
Desde aquél primer lanzamiento hasta Enero de 1996 la constelación ha
ido pasando por diversas etapas :
Bloque GLONASS COSMOS Fecha Fecha num num num lanzamiento introducción ESTADO NN
1 - 1413 12.10.82 10.11.82 retirado desde 30.03.84 1 2 - 1490 10.08.83 02.09.83 retirado desde 29.10.85 2 2 - 1491 10.08.83 31.08.83 retirado desde 09.06.88 3 3 - 1519 29.12.83 07.01.84 retirado desde 28.01.88 4 3 - 1520 29.12.83 15.01.84 retirado desde 16.09.86 5 4 - 1554 19.05.84 05.06.84 retirado desde 16.09.86 6 4 - 1555 19.05.84 09.06.84 retirado desde 17.09.87 7 5 - 1593 04.09.84 22.09.84 retirado desde 28.11.85 8 5 - 1594 04.09.84 28.09.84 retirado desde 16.09.86 9 6 - 1650 18.05.85 06.06.85 retirado desde 28.11.85 10 6 - 1651 18.05.85 04.06.85 retirado desde 17.09.87 11 7 - 1710 25.12.85 17.01.86 retirado desde 06.03.89 12 7 - 1711 25.12.85 20.01.86 retirado desde 17.09.87 13 8 - 1778 16.09.86 17.10.86 retirado desde 05.07.89 14 8 - 1779 16.09.86 17.10.86 retirado desde 24.10.88 15 8 - 1780 16.09.86 17.10.86 retirado desde 12.10.88 16 9 - 1838 24.04.87 - lanzamiento fallido 17 9 - 1839 24.04.87 - lanzamiento fallido 18 9 - 1840 24.04.87 - lanzamiento fallido 19 10 - 1883 16.09.87 10.10.87 retirado desde 06.06.88 20 10 - 1884 16.09.87 09.10.87 retirado desde 20.08.88 21 10 - 1885 16.09.87 05.10.87 retirado desde 07.03.89 22 11 - 1917 17.02.88 - lanzamiento fallido 23 11 - 1918 17.02.88 - lanzamiento fallido 24 11 - 1919 17.02.88 - lanzamiento fallido 25 12 - 1946 21.05.88 01.06.88 retirado desde 10.05.90 26 12 234 1947 21.05.88 03.06.88 retirado desde 18.09.91 27 12 233 1948 21.05.88 03.06.88 retirado desde 18.09.91 28 13 - 1970 16.09.88 20.09.88 retirado desde 21.05.90 29 13 - 1971 16.09.88 28.09.88 retirado desde 30.08.89 30
80
13 236 1972 16.09.88 03.10.88 retirado desde 12.08.92 31 14 239 1987 10.01.89 01.02.89 retirado desde 03.02.94 32 14 240 1988 10.01.89 01.02.89 retirado desde 17.01.92 33 14 - 1989* 10.01.89 Satélite geodésico 15 - 2022 31.05.89 04.07.89 retirado desde 23.01.90 34 15 - 2023 31.05.89 15.06.89 retirado desde 18.11.89 35 15 - 2024* 31.05.89 Satélite geodésico 16 242 2079 19.05.90 20.06.90 retirado desde 17.08.94 36 16 228 2080 19.05.90 17.06.90 retirado desde 27.08.94 37 16 229 2081 19.05.90 11.06.90 retirado desde 20.01.93 38 17 247 2109 08.12.90 01.01.91 retirado desde 10.06.94 39 17 248 2110 08.12.90 29.12.90 retirado desde 20.01.94 40 17 249 2111 08.12.90 28.12.90 retirado desde 15.08.96 41 18 750 2139 04.04.91 28.04.91 retirado desde 14.11.94 42 18 753 2140 04.04.91 28.04.91 retirado desde 04.06.93 43
18 754 2141 04.04.91 04.05.91 retirado desde 16.06.92 44 19 768 2177 30.01.92 24.02.92 retirado desde 29.06.93 45 19 769 2178 30.01.92 22.02.92 parte de la constelación 46 19 771 2179 30.01.92 18.02.92 parte de la constelación 47 20 756 2204 30.07.92 19.08.92 parte de la constelación 48 20 772 2205 30.07.92 29.08.92 retirado desde 27.08.94 49 20 774 2206 30.07.92 25.08.92 retirado desde 26.08.96 50 21 773 2234 17.02.93 14.03.93 retirado desde 17.08.94 51 21 759 2235 17.02.93 25.08.93 parte de la constelación 52 21 757 2236 17.02.93 14.03.93 parte de la constelación 53 22 758 2275 11.04.94 04.09.94 parte de la constelación 54 22 760 2276 11.04.94 18.05.94 parte de la constelación 55 22 761 2277 11.04.94 16.05.94 parte de la constelación 56 23 767 2287 11.08.94 07.09.94 parte de la constelación 57 23 770 2288 11.08.94 04.09.94 parte de la constelación 58 23 775 2289 11.08.94 07.09.94 parte de la constelación 59 24 762 2294 20.11.94 11.12.94 parte de la constelación 60 24 763 2295 20.11.94 15.12.94 parte de la constelación 61 24 764 2296 20.11.94 16.12.94 parte de la constelación 62 25 765 2307 07.03.95 30.03.95 parte de la constelación 63 25 766 2308 07.03.95 05.04.95 parte de la constelación 64 25 777 2309 07.03.95 05.04.95 parte de la constelación 65 26 780 2316 24.07.95 26.08.95 parte de la constelación 66 26 781 2317 24.07.95 22.08.95 parte de la constelación 67 26 785 2318 24.07.95 22.08.95 parte de la constelación 68 27 776 2323 14.12.95 07.01.96 parte de la constelación 69 27 778 2324 14.12.95 reserva parte de la constelación 70 27 782 2325 14.12.95 18.01.96 parte de la constelación 71
81
Cada satélite GLONASS describe una órbita circular a 19100 Km respecto a
la superficie terrestre con una inclinación de 64.8º. El periodo orbital es de 11
horas y 15 minutos. La configuración del sistema GLONASS proporciona datos de
navegación a usuarios que se encuentren incluso por encima de los 2000 Km
sobre la superficie terrestre.
3.1 MODO DE FUNCIONAMIENTO
Para realizar posicionamiento en 3D, medir velocidades y realizar
referencias de tiempo, el sistema GLONASS emplea radioseñales transmitidas de
forma continua por satélites. Cada satélite de la constelación transmite dos tipos
de señal : L1 de precisión estandar (SP) y L2 de alta precisión (HP). Se emplea el
sistema de múltiple acceso por división en frecuencia. Esto significa que cada
satélite transmite señales en su propia frecuencia, lo que permite su identificación.
Las frecuencias de estas portadoras vienen dadas por la expresión :
f K Z
178 0
16. (MHz)
Donde K es un valor entero entre -7 y +12, Z=9 para L1 y Z=7 para L2, con
lo que la separación entre frecuencias contiguas es de 0.5625 MHz para L1 y
0.4375 MHz para L2. Los valores empleados para K son :
82
Hasta 1998 : entre 0 y 12
De 1998 hasta 2005 : entre -7 y 12
A partir del 2005 : entre -7 y 4
Si bien estos valores pueden ser modificadas en circunstancias
excepcionales. Existen satélites que transmiten a la misma frecuencia, pero están
situados en las antípodas, por lo que no pueden ser “vistos” simultáneamente por
un usuario.
El receptor GLONASS recibe señales de navegación de al menos cuatro
satélites y mide sus pseudodistancias y velocidades. Simultáneamente selecciona
y procesa el mensaje de navegación incluido en la señal de navegación. El
ordenador del receptor procesa toda la información recibida y calcula las tres
coordenadas de posición, las tres componentes del vector velocidad y el tiempo.
83
3.2 SISTEMAS DE TIEMPO Y CÓDIGOS DEL SISTEMA
Todos los satélites del sistema GLONASS están equipados con relojes de
cesio que son corregidos dos veces al dia, lo que permite una precisión de 15
nanosegundos en la sincronización de tiempos de los satélites respecto al Sistema
de Tiempos GLONASS. El Sistema de Tiempos GLONASS (GLONASST) es
generado en la Central de Sincronización de Tiempos de Moscú, cuyos relojes de
hidrógeno tiene una variación diaria inferior a 5x10E(-14). El sistema GLONASS
proporciona referencias de tiempo en el Sistema de Tiempos GLONASS,
mantenido en Moscú y en el sistema UTC (CIS), mantenido en el Centro
Meteorológico Principal del Servicio Ruso de Tiempos y Frecuencias de
Mendeleevo (VNIIFTRI). La introducción del UTC en lugar del TAI (Tiempo
84
Atómico Internacional) se debe a que el TAI es un sistema de tiempo continuo que
no tiene en cuenta la disminución de la velocidad de la tierra respecto al Sol, que
en la actualidad implica 1 segundo al año, lo que significaría un problema para la
sincronización con el día solar. El tiempo GPS (GPST) no es incrementado un
segundo cada año, por lo que la diferencia de tiempos GLONASS y GPS no es
igual cada año.
CÓDIGOS
Al igual que el sistema GPS, cada satélite modula su frecuencia portadora
L1 con dos cadenas de secuencias PRN ( Código C/A para uso civil y código P
para uso militar ) sumadas “módulo 2” con el mensaje de navegación. La
portadora L2 es modulada exclusivamente por la suma “módulo 2” del código P y
el mensaje de navegación. Los códigos C/A y P son iguales para todos los
satélites, por lo que no permiten la identificación de los satélites como ocurre en
GPS.
Código C/A :
Se trata de un código PRN ( Ruido pseudoaleatorio ) generado mediante un
registro de desplazamiento de 9 bits, lo que proporciona un longitud de 511 chips.
Este código se transmite a 0.511 Mchips/s, por lo que se repite cada 1 ms. Esto
produce componentes de frecuencia no deseados a intervalos de 1 KHz que
pueden dar lugar a correlaciones cruzadas no deseables entre fuentes de
interferencias. No existe posibilidad de correlaciones cruzadas entre señales de
85
distintos satélites debido a que emplean frecuencias distintas (FDMA). Tiene las
características necesarias de autocorrelación, y se elige un código corto para
permitir la rápida adquisición del código por parte del usuario. La velocidad de
transmisión implica que un chip tarda 1.96x10E(-6) segundos en transmitirse, lo
que significa 587 metros.
Código P :
Se trata de un código PRN secreto dedicado al uso militar, por lo que la
información disponible sobre éste código es poca y ha sido obtenida tras el
análisis realizado por organizaciones independientes. Es un código generado
mediante un registro de desplazamiento de 25 bits, por lo que la longitud es de
3355431 chips. Se transmite a 5.11 Mchips/s y se repite cada 1 s, ya que está
truncado.
El código P es mucho más largo que el C/A y también presenta
características de autocorrelación. Se producen componentes de frecuencia no
deseables a intervalos de 1 Hz, pero los problemas de correlaciones cruzadas
no son tan importantes como en el código C/A. Evidentemente, al igual que
sucede con el código C/A, no existe posibilidad de correlaciones cruzadas entre
distintos satélites.
El código P gana en propiedades de correlación respecto al C/A, pero
pierde en cuanto a propiedades de adquisición ya que hay 511 millones de
cambios de fase posibles. Para solucionar este problema se emplea el código C/A,
86
que es adquirido previamente para reducir el número de posibilidades y permitir de
este modo la adquisición del código P de forma más rápida. Esto es posible
debido a que el código P se transmite exactamente a una velocidad 10 veces
superior a la del código C/A, por lo que no es necesario el empleo de la palabra
HOW utilizada en GPS.
El mensaje de navegación
A diferencia del GPS, el GLONASS emplea dos mensajes de navegación
diferentes que van sumados en modulo 2 a los códigos C/A y P respectivamente.
Ambos mensajes de navegación son transmitidos a 50 bps, y su función primaria
es la de proporcionar información a cerca de las efemérides de los satélites y la
distribución de los canales.
La información contenida en las efemérides permite al receptor GLONASS
conocer exactamente la posición de cada satélite en cada momento. Además de
las efemérides, en el mensaje de navegación hay otro tipo de información como :
Cronometraje de épocas.
Bits de sincronización.
Bits de corrección de errores.
Estado de salud del satélite.
Edad de los datos.
87
Bits de reserva.
También puede ser incluida información que permita el uso de los sistemas
GPS y GLONASS simultáneamente (offset entre los sistemas de tiempos
respectivos, diferencias entre los modelos WGS-84 y PZ-90, etc...)
El mensaje de navegación C/A
Cada satélite GLONASS emite un mensaje de navegación C/A constituido
por una trama que a su vez está formada por 5 subtramas. Cada subtrama
contiene 15 palabras de 100 bits cada una. Cada subtrama tarda 15 segundos en
ser emitida, por lo que una trama completa es emitida cada 2.5 minutos.
Las tres primeras palabras de cada subtrama contienen las efemérides
propias del satélite, y llegan al receptor cada 30 segundos. El resto de palabras
contiene información de efemérides aproximadas del resto de satélites de la
constelación (almanaque). Cada subtrama tiene la información del almanaque de
5 satélites, por lo que es necesario leer todas las subtramas para conocer las
efemérides aproximadas de todos los satélites, lo que lleva 2.5 minutos. Mediante
el almanaque, el receptor puede localizar rápidamente los satélites más
apropiados, captarlos y leer sus efemérides exactas para proceder a realizar las
medidas con toda precisión.
88
Al igual que en GPS, las efemérides tiene varias horas de validez, por lo
que el receptor no necesita estar leyendo continuamente el mensaje de
navegación para calcular la posición exacta.
El mensaje de navegación P
No existen publicaciones oficiales sobre el código P, pero diversas
organizaciones e investigadores individuales han estudiado este mensaje y han
publicado sus resultados.
Cada satélite GLONASS emite una trama formada por 72 subtramas. Cada
subtrama contiene 5 palabras de 100 bits. Una subtrama tarda 10 segundos en ser
emitida, por lo que la trama completa tarda 12 minutos en ser emitida.
Las tres primeras palabras de cada subtrama contiene las efemérides
detalladas del propio satélite, por lo que estas llegarán al receptor cada 10
segundos una vez establecida la recepción. El resto de palabras contienen el
almanaque de los demás satélites, y es necesario leer las 72 subtramas para tener
la información de todos los satélites.
89
3.3 DESARROLLO FUTURO DEL SISTEMA
Las autoridades rusas proyectan realizar ciertos cambios en el sistema
GLONASS que afectarían tanto al segmento tierra, técnicas diferenciales y
segmento espacio.
Mejoras en el segmento tierra :
Ciertas ampliaciones proyectadas para el segmento tierra relacionadas con
el sistema de control del tiempo/fase, permitirán una precisión de 100 ns para el
sistema de tiempos GLONASS y de 1s para UTC(CIS). Además, el offset entre
los sistemas de tiempo GLONASS y GPS será insertado en el mensaje de
navegación para permitir la utilización conjunta de ambos sistemas. Más tarde el
centro de control GLONASS será automatizado.
GLONASS diferencial :
A finales de los años 70 comenzó un Rusia la investigación en el campo del
sistema GLONASS diferencial, lo que significa que esta investigación comenzó al
tiempo que se desarrollaba el sistema GLONASS. Los científicos del Instituto
Central de Investigación de las Fuerzas Espaciales Rusas (TsNII VKS), el Instituto
Ruso de Investigación de Ingeniería de Vehículos Espaciales (RNII KP) y la
Corporación Científica de Producción de Mecanismos Aplicados (NPO PM)
tomaron parte activa en esta investigación.
90
Pero, debido a diversas causas, la implementación del sistema GLONASS
diferencial en Rusia no llegó a su fin. La falta de disponibilidad selectiva en el
GLONASS fue decisiva para que esto ocurriera, ya que la precisión estandar del
sistema resultaba suficiente para los usuarios rusos.
En 1990-91 los trabajos en este campo volvieron a revitalizarse debido a
extensión del sistema DGPS incluso en territorio ruso y a que ciertas compañías
extranjeras mostraron gran interés en introducirse en el mercado ruso de
equipamiento.
Bajo estas circunstancias, el interés de los usuarios rusos y de los
fabricantes de equipos diferenciales aumentó considerablemente y los trabajos
para la creación de estaciones diferenciales para diversas aplicaciones se
aceleraron.
Actualmente está en proyecto la creación de sistemas diferenciales de área
local (LADS) y de área regional (RADS) para el control del tráfico aéreo y
marítimo, pero debido a la necesidad de canales específicos para la transmisión
de las correcciones diferenciales, su uso por parte de usuarios particulares es
problemática.
En Rusia existe la tendencia a crear una red de sistemas diferenciales
departamentales orientada a usuarios específicos. Estos sistemas son los LADS
91
pero sus zonas operativas no cubren la totalidad del territorio ruso. Una posible
solución sería incrementar el número de LADS para dar servicio a la totalidad del
territorio, pero resulta demasiado caro. Por este motivo existen propuestas para
emplear otro tipo de sistemas diferenciales.
En 1994, el Instituto Central de Investigación de las Fuerzas Espaciales
Rusas junto con el Centro de Coordinación de Información Científica de las
Fuerzas Espaciales Rusas (KNITs VKS) llevaron a cabo el proyecto del futuro
sistema diferencial ruso en el que se emplearían las infraestructuras de las bases
de tierra del Complejo Ruso de Control de Vehículos Espaciales. Este sistema
diferencial sería capaz de dar servicio a la práctica totalidad de usuarios en Rusia.
Para poder alcanzar los requerimientos necesarios, surge el concepto UDS
(United Differential System), a fin de que el desarrollo de los WADS (Wide Area
Differential System) y LADS en Rusia no se hagan aisladamente unos de otros. El
UDS determina que el sistema diferencial ruso debe tener una estructura con tres
niveles que incluyen a los sistemas WADS, RADS y LADS. Cada nivel del UDS es
el sistema autónomo llevando a cabo sus tareas.
El primer nivel del UDS es el WADS y mediante las estaciones diferenciales
de este 1er nivel se pueden realizar las siguientes tareas :
Recoger y procesar los datos recibidos de las estaciones de
monitorización, las estaciones diferenciales del 2º y 3er nivel, para
92
corregir los parámetros del modelo regional de la ionosfera, efemérides,
correcciones del reloj y datos de integridad.
Transmitir la información del WADS necesaria a las estaciones
diferenciales del 2º y 3er nivel o directamente a los usuarios.
Interacción entre el WADS y el Centro de Control GLONASS.
El número necesario de estaciones de 1er nivel está entre 3 y 5, y la
precisión lograda en un área de radio entre 1500 y 2000 Km es de entre 5 y 10
metros. Para la red de estaciones diferenciales de 1er nivel es posible la utilización
de la infraestructura del Complejo Ruso de Control de Vehículos Espaciales.
El segundo nivel del UDS es el RADS, que será creado para cubrir regiones
desarrolladas con un buen número de usuarios y con cierta capacidad económica.
Las estaciones RADS pueden ser situadas en zonas con tráfico intenso (aéreo,
terrestre o marítimo), zonas con condiciones meteorológicas adversas etc...
La precisión obtenida es de entre 3 y 10 m en un área de radio 500 Km.
El tercer nivel es el LADS, que será desarrollado en regiones específicas
para proporcionar aplicaciones económicas, científicas o de defensa. También se
podrá, entre otras cosas, realizar trabajos departamentales especiales como el
postprocesado de datos. Las estaciones LADS permitirán una precisión de
decímetros en un área en torno a varias decenas de Km. El LADS puede ser
creado en versión móvil. El 3er nivel incluye tambien los pseudolitos.
93
Se esperaba que el desarrollo de las RADS y LADS se llevara a cabo entre
1996 y 1997, y después serían integradas en el UDS entre 1998 y el 2000.
3.4 GLONASS + GPS
En la actualidad, de los sistemas de posicionamiento por satélite, existen
dos que son de similar fundamento teórico: Uno el conocido como GPS, propiedad
de los EEUU y cuyo control es en última instancia del gobierno de ese país. El otro
conocido como GLONASS, propiedad de Rusia, controlado por el gobierno Ruso.
El desarrollo histórico de ambos sistemas ha sido muy diferente, y su
situación actual también, pudiendo decir que el sistema GPS ha alcanzado su
finalización según se tenía previsto, estando ya hace algunos años en fase de
explotación y mantenimiento a pleno rendimiento, mientras que el sistema
GLONASS esta todavía sin concluir y ha atravesado por diversos problemas
económicos y de decisión política. A pesar de ello es un sistema que a día de hoy
dispone de 10 satélites operativos (contra los más de 24 del sistema GPS), y esto
hace que se trate de un sistema de difícil uso por sí solo, pero de posible
utilización conjunta con GPS.
VENTAJAS QUE APORTA GLONASS+GPS
El utilizar receptores capaces de recoger y procesar la señal proveniente de
satélites de la constelación GPS y de la constelación GLONASS aporta sin duda
94
algunas ventajas que veremos a continuación, pero antes quiero destacar una
característica que no se va a ver beneficiada significativamente por el hecho de
disponer de ambos sistemas y es la precisión.
En realidad, y para poner un símil, es como si realizáramos una trisección
inversa a 20 vértices conocidos ó a 50, el aumento de precisión no sería
significativo. Ó como si midiésemos una distancia con cinta métrica 30 veces ó 40.
De hecho la precisión ya es Amuy buena" (en modo diferencial y observando la
fase) con solo el sistema GPS, pudiendo alcanzarse el centímetro ó incluso los
5mm. utilizando el método adecuado (estático) en condiciones ideales.
GLONASS aporta fundamentalmente lo siguiente:
1- Mayor cobertura
2- Mayor velocidad de inicialización y reinicialización
La mayor cobertura se nota en alguna situación como levantamientos
urbanos, en los que los obstáculos (generalmente edificaciones), impiden el
observar más de 4 satélites GPS. En estos casos, el disponer de una segunda
constelación como GLONASS, puede aumentar el número de satélites a 5, 6 e
incluso 7 satélites, haciendo posible el continuar trabajando en esas
circunstancias. Esto también se puede producir en lugares angostos como valles
profundos y escarpados, acantilados y en definitiva en todos aquellos lugares
donde la cobertura quede limitada por obstáculos de cierta importancia (por
ejemplo en zonas de bosque muy espeso, donde quizá no sea capaz en ese
instante y lugar de captar más de 3 satélites GPS y 2 GLONASS).
95
Otro aspecto importante de los receptores GLONASS+GPS es su mayor
velocidad de inicialización y reinicialización. En la práctica se inicializa el receptor
base y tras ello el receptor(es) móvil(es).
El tiempo necesario para inicializar los receptores depende entre otros de la
posición de los satélites y de su número, además del algoritmo y calidad del
receptor. Pero, suponiendo dos receptores idénticos en el mismo lugar y
momento, que tengan recepción de señal de 8 satélites y que a uno de ellos se le
ha indicado que no considere la señal de 4 de estos satélites, este receptor
tardará más tiempo en inicializar (en poder empezar nuestro trabajo) que el que
capta los 8 satélites.
Para hacernos una idea del tiempo que esto significa, podríamos decir por
ejemplo que lo que un receptor tardaría 30 segundos, el otro lo conseguiría en
solo 10.
De este modo un receptor con capacidad GLONASS+GPS siempre
inicializará más rápido que un receptor solo GPS si el resto de condiciones son
idénticas.
Pero más importante y útil que lo anterior es la rapidez en la reinicialización.
En el caso de los receptores de fase de una ó dos frecuencias sabemos que es
96
necesario mantener la señal de los satélites continuamente durante el movimiento
del receptor móvil.
Si se pierde la señal de algunos satélites (por ejemplo al pasar bajo un
puente ó en una zona de árboles espesa) y se captan 3 ó menos, es necesario
reinicializar el receptor.
La tarea de reinicializar el receptor es posible hacerla de uno de los modos
siguientes:
- Estacionar en un punto cualquiera un tiempo adecuado para conseguir la
reinicialización. Este tiempo es variable en función del tipo de receptor (mono ó
doble frecuencia), posición de los satélites (GDOP), algoritmos de cálculo del
receptor, etc. Por ejemplo con un receptor monofrecuencia no es extraño superar
los 5 minutos.
- Estacionar en un punto conocido, por ejemplo un punto tomado anteriormente a
la pérdida de señal de los satélites y que se señalizó adecuadamente para
reposicionarse.
En estos casos la reinicialización es muy rápida, generalmente de unos
pocos segundos.
Una variante de este método es utilizar una “barra de inicialización", que no
es más que un punto situado a una distancia determinada y concreta del receptor
97
base (es decir un punto conocido). Esta distancia se materializa mediante una
barra de unos 50 centímetros acoplada en la antena situada en el receptor base.
Este método se aplica para receptores monofrecuencia, y es útil si el punto donde
se ha perdido la señal está próximo a la base fija de referencia y se justifica por
tanto volver a visitarle para reinicializar en pocos segundos.
- Utilizar la reinicialización en movimiento, también llamada “al vuelo" ó bien OTF
(On The Fly). Esto consiste en un algoritmo que incorporan los receptores de
doble frecuencia, que les permite reinicializar después de haber perdido señal de
satélites, mientras el receptor móvil se mueve al siguiente punto. De este modo
después de haber perdido señal no es necesario detenerse, y se puede continuar
el levantamiento sin más que moviéndose al siguiente punto por una zona
suficientemente despejada.
En cualquiera de las tres formas de reinicialización descritas anteriormente,
la aportación de satélites GLONASS al sistema GPS va a proporcionar una
reducción en el tiempo de reinicialización muy significativa. Esto le ofrece al
usuario una mayor comodidad y aumento de productividad.
DIFERENCIAS ENTRE GPS Y GLONASS
Algunas diferencias entre la constelación GPS y GLONASS son por ejemplo
el sistema de lanzamiento, así los satélites GPS los pone en órbita un cohete
llamado Delta 2-7925 que transporta 1 satélite por cada lanzamiento, mientras que
98
GLONASS pone en órbita sus satélites transportándolos en el cohete Proton
K/DM-2, que es capaz de lanzar tres satélites en cada viaje.
El sistema GPS consta de 6 planos orbitales con órbitas inclinadas 551 y
situados a una altitud de 20.180Km con un periodo de 11h 58min. El sistema
GLONASS consta de 3 planos orbitales inclinados 64,81 y situados a 25.540 Km
con un periodo de 11h 15min 44seg.
Por otro lado el sistema GPS utiliza como efemérides los elementos
Keplerianos, que permiten conocer la posición y trayectoria instantánea que va a
seguir cada satélite.
El sistema GLONASS usa como efemérides la posición, la velocidad y
aceleración instantánea.
Otra diferencia entre ambos es el elipsoide de referencia. Así GPS utiliza
WGS84, mientras que GLONASS utiliza PZ90, ambos además de tener
dimensiones distintas están también anclados en igual punto (el centro de la tierra
y solidario a ella).
Por último GPS transmite en dos frecuencias dentro de la banda L, que son
L1=1575,42 MHz y L2= 1227,60 MHz, mientras que GLONASS utiliza una
frecuencia distinta para cada satélite (solo los satélites opuestos en un mismo
plano orbital tienen igual frecuencia), esto facilita su identificación, no siendo
99
necesario que en el mensaje se incluya el número del satélite para que el receptor
reconozca de donde proviene la señal. También todas las frecuencias están
dentro de la banda L.
En el cuadro 1 se resumen las diferencias comentadas.
GPS GLONASSSatélites
nº de satélites nº de planos orbitales satélites/plano orbital inclinación orbital excentricidad nominal radio orbital periodo orbital
24 6 4 55º 0 26560 km 11h 58min
24 3 8 64.8º 0 25510 km 11h 15min
Señalesseparación señales portadora
código C/A (L1) código P (L1,L2)
CDMA L1: 1575.42 Mhz L2: 1227.60 Mhz 1.023 Mhz 10.23 Mhz
FDMA L1: 1602.56-1615.5 Mhz L2: 1246.43-1256.5 Mhz 0.511 Mhz 5.110 Mhz
Mensaje de Navegación
duración (min)capacidad (bits)dur.palabra (seg) cap. palabra (bit)palabras/trama
efemérides
12.5 37500 0.6 30 50 Elementos de Kepler modificados
2.5 7500 2 100 15 Coord. cartesianas geocéntricas, velocidades y aceleraciones
Generalreferencia temporal coord. espacialesdisponibilidad selectivaantispoofing código P
UTC (USNO)WGS 84 SISI
UTC (SU) SGS 85 NONO
100
Cuadro 1
Por todas estas diferencias, se comprende que la tecnología necesaria para
combinar la señal GPS y GLONASS no está al alcance de cualquiera, siendo en la
actualidad TOPCON, tras la compra de la empresa JAVAD, el fabricante puntero
en la combinación de ambas tecnologías.
ARGUMENTOS EN PRO Y EN CONTRA DE GLONASS+GPS
Es evidente que GLONASS no es un sistema hoy en día igual de eficaz que
GPS, pero no es esa la cuestión. La cuestión es si GLONASS+GPS es un sistema
que aporte beneficios significativos a los usuarios respecto un sistema capaz solo
para GPS. La respuesta a esa pregunta es si. Se obtienen ventajas de mayor
cobertura y menor tiempo de inicialización y reinicialización. Así pues para
aquellos usuarios que prevean que pueden tener que trabajar en condiciones
difíciles para GPS (pérdidas frecuentes de la señal ó entornos con poca cobertura)
será aconsejable que sus receptores tengan la capacidad GLONASS+GPS en
lugar de solo GPS.
Como argumentos en contra se pueden manejar dos:
1- Inseguridad de perspectivas futuras del sistema
2- Precio de los receptores GLONASS+GPS
101
Respecto al primer punto, si bien es cierto que la economía Rusa no
atraviesa un buen momento, no deja de ser una gran potencia mundial, y de
momento el único sistema de posicionamiento global alternativo complementario a
GPS. También decir que, a finales del año 2000 se lanzaron en el mes de
Diciembre, 3 nuevos satélites, lo que indica que el proyecto GLONASS no está
desechado por el gobierno Ruso sino todo lo contrario.
CONCLUSIONES
Los receptores con capacidad GLONASS+GPS aportan ventajas como mayor
cobertura y más rápida reinicialización que son de gran importancia en algunas
situaciones críticas para receptores solo GPS.
102
CAPITULO IV
EL SISTEMA EGNOS
El desarrollo de la navegación por satélite para usos civiles representa
diversos desafíos de carácter técnico, económico, legal y político. En 1991, la
Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) reconoció al Sistema de
Navegación Global por Satélite (GNSS) como el único sistema para la navegación
aérea internacional del siglo XXI, identificando los beneficios que se obtendrán una
vez implantado.
La primera generación del GNSS, denominada GNSS-1, comprende las
constelaciones básicas del Sistema de Posicionamiento Global estadounidense
(GPS) y Sistema Global Orbital de Navegación por Satélite ruso (GLONASS),
complementadas con otros servicios necesarios para aumentar la integridad,
precisión, continuidad y disponibilidad de la señal, consiguiendo por tanto, unos
niveles de calidad de servicio adecuados y necesarios para su uso en aplicaciones
aeronáuticas.
El Programa EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service)
constituye la contribución europea a GNSS-1. Su desarrollo afrontará la demanda de
necesidades, no sólo de la aviación, sino también de todos los modos de transporte
103
(marítimo, terrestre, etc.), así como de otras aplicaciones de valor añadido, en la
región europea. El sistema cumplirá todos los requerimientos necesarios de la
aviación civil en todas sus fases de vuelo.
Por su cobertura satelitario, el sistema EGNOS tiene potencial para
extenderse a la región de América Latina, aparte de África y Asia, mediante el
despliegue de estaciones específicas y la reutilización de algunos elementos
centrales del núcleo europeo. Dicha extensión proporcionaría un uso óptimo del
espacio aéreo en esta parte del mundo, permitiendo la racionalización del sistema
actual de radioayudas terrestres para la navegación. Además de esto, proporcionaría
beneficios operaciones para el flujo de tráfico aéreo Euro-Latino Americano, y abriría
oportunidades de cooperación ente Europa y América Latina en el campo de la
navegación por satélite.
Esta ponencia describirá a nivel técnico el sistema EGNOS, su arquitectura y
nivel de servicio, situándolo en el marco establecido por OACI para adecuar las
necesidades del transporte aéreo del próximo siglo. Del mismo modo, se
complementará la presentación con una descripción del soporte institucional
necesario para explotar óptimamente el sistema. Para finalizar se realizará una
propuesta sobre la posible extensión de este sistema a Latinoamérica.
104
4.1 EL CONCEPTO CNS-ATM
En 1983, la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) estableció
un comité, denominado FANS, con el objetivo de estudiar los nuevos conceptos
que constituyeran el sistema de navegación aérea del futuro. Partiendo de las
limitaciones de los sistemas actuales, las diferentes iniciativas nacionales, las
necesidades de armonización exigidas por la aviación civil internacional y, con el
propósito de satisfacer la creciente demanda de espacio aéreo, el comité presentó
sus conclusiones a principios de los años 90 (OACI, 1991) Entre las aportaciones
más importantes, se encuentra la definición del concepto CNS/ATM
(Comunicaciones, Navegación y Vigilancia. Communications, Navigation and
Surveillance.- Gestión de Tránsito Aéreo. Air Traffic Management).
Los principales beneficios derivados de la implantación del CNS-ATM son:
Aumento de la capacidad del espacio aéreo y de los aeropuertos.
Reducción de demoras.
Incremento del nivel de seguridad.
Reducción de los costes de explotación.
Optimización de la planificación del vuelo
Disminución de la carga de trabajo del controlador.
La principal aportación del elemento "Navegación" al concepto CNS-ATM,
consiste en la transición desde los actuales sistemas terrestres hacia la progresiva
105
utilización del denominado Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS),
que aportará como beneficios:
Cobertura mundial, elevada integridad, continuidad y precisión
Posibilidad de operar en todo el mundo utilizando un solo equipo
receptor
Mayor eficiencia en la utilización del espacio aéreo y de los aeropuertos
Disminución de costes mediante eliminación de sistemas de navegación
terrestres.
Uso por parte de otros modos de transporte
Sistema Global de Navegación por Satélite.
En la actualidad existen dos sistemas globales de navegación por satélite;
el GPS de los EEUU y el GLONASS de la Federación Rusa. Ambos se diseñaron
para fines militares, aunque su uso se ha generalizado para aplicaciones civiles
(principalmente del GPS) debido a:
Gran difusión de las ventajas del GPS desde el comienzo de su
desarrollo.
Amplio mercado de consumo.
Grandes avances en la tecnología y reducido coste de los receptores
106
Ni el GPS ni el GLONASS cumplen con los requisitos necesarios para
satisfacer las exigencias de la aviación civil. Por tal motivo, no pueden ser
aceptados como adecuados medios de navegación para las distintas fases del
vuelo sin complementarlos con una serie de mejoras, conocidas como
aumentaciones. Con ayuda de éstas, se pretende ir desarrollando un sistema
auténticamente global que cumpla todos los requerimiento necesarios como
sistema único de navegación en las diferentes fases de vuelo.
La estrategia de la OACI ha identificado dos etapas en el proceso de
desarrollo del GNSS:
GNSS-1 (2000-2015)
Aprovecha las constelaciones GNSS existentes (GPS y GLONASS), cuyas
prestaciones se incrementarán de manera significativa mediante el uso de los
sistemas de aumentación con cobertura regional, ofreciendo capacidad de
navegación para todas las fases del vuelo (desde ruta hasta aproximación).
GNSS-1 contempla las siguientes componentes de aumentación regional:
América: WAAS (Wide Area Augmentation System)
Europa: EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System)
Japón: MSAS (Multifunctional Satellite Augmentation Sytem)
GNSS-2 (2015 en adelante )
107
Futuro sistema de navegación por satélite bajo control civil internacional,
que permitirá el pleno uso del satélite como medio de navegación. Se encuentra
todavía en fase de definición.
Marco Político-Institucional.
La Comisión de la Unión Europea destacó en 1994 la importancia
estratégica, económica y política que para Europa supondría contar con un
sistema de navegación por satélite. En junio de ese mismo año, los Ministros de
Transporte de la Conferencia Europea de Aviación Civil (ECAC/MATSE 4, 1994)
propusieron el desarrollo de un componente europeo del GNSS. En diciembre del
mismo año, el Consejo de Ministros de la Unión Europea aprobó una Resolución
(European Community, 1994) por la que se instaba a la Comisión a elaborar un
Plan de Acción GNSS que pusiera en marcha un Sistema de Navegación para
Europa, utilizable por todos los medios de transporte, dedicando fondos
financieros específicos para ello.
El GNSS se considera pieza clave de las Redes Transeuropeas y de
Telecomunicaciones de la Unión Europea (UE). Por otra parte, la Comisión ha
realizado trabajos preparatorios para elaborar un Plan Europeo de
Radionavegación, elemento vertebrador de los sistemas de radionavegación en
Europa, el cual una vez aprobado, planificará la introducción del GNSS europeo.
Finalmente, y en lo que respecta al desarrollo industrial y tecnológico, el V Programa
108
Marco de I+D de la Unión Europea asigna específicamente al GNSS una de sus
líneas temáticas.
Como conclusión, GNSS-1 es, para los Gobiernos de la UE, un proyecto de
alta prioridad política para evitar el monopolio de Estados Unidos y promover el
desarrollo industrial, tecnológico y comercial europeo en este campo.
La Organización Europea para la Seguridad de la Navegación Aérea
(EUROCONTROL) adoptó en 1994 una estrategia de navegación por satélite cuyo
objetivo final es la consecución de un sistema civil de navegación por satélite,
utilizable para todas las fases del vuelo. Esta Organización está llevando una serie
de acciones relacionadas con el GNSS dentro de su programa de armonización e
integración europea del control del tráfico aéreo (EATCHIP).
La Agencia Espacial Europea (ESA) ha puesto en marcha el Programa
ARTES-9, destinado al desarrollo e implantación técnica de GNSS-1 y a elaborar
estudios para la definición del futuro GNSS-2.
Con el objeto de asegurar una adecuada coordinación e integración de las
acciones desarrolladas por las anteriores organizaciones existe un acuerdo de
entendimiento (Acuerdo Tripartito) (EC/ESA/EUROCONTROL, 1996) que asigna
a cada una de las partes los siguientes cometidos y responsabilidades:
109
ESA
Gestión del programa ARTES-9, a través del cual se evolucionará hacia un
sistema global de navegación por satélite, y que, en una primera fase, desarrollará
EGNOS. Este sistema proporcionará unos niveles de calidad de servicio
adecuados (continuidad, integridad, precisión y disponibilidad), a todos los modos
de transporte, permitiendo infinidad de aplicaciones comerciales.
UNIÓN EUROPEA:
Definición de los requisitos de los diferentes usuarios. Apoyo al diseño y
desarrollo del segmento usuario de GNSS-1 (receptores), incluyendo el análisis de
su integración en los vehículos. Proporcionar los enlaces de satélites INMARSAT
mediante el alquiler de transpondedores y de las estaciones de acceso a los
mismos. Realización de los ensayos de validación encaminados a verificar las
prestaciones del segmento usuario.
EUROCONTROL:
Suministro de los requisitos de la aviación civil. Realización de ensayos y
pruebas de validación para los usuarios aeronáuticos del GNSS-1, contribuyendo
al proceso de certificación para la aviación civil.
El Acuerdo Tripartito ha sido aprobado por los Consejos de
EUROCONTROL y ESA, restando tan solo para su firma, la aprobación formal del
Consejo de Ministros de la Unión Europea.
110
Futura Estructura Institucional: Agencia Europea GNSS.
Dadas las peculiaridades del GNSS (cobertura global, operación
multinacional, usuarios multimodales, etc.) y con el objeto de garantizar para su
eficaz utilización ciertas cuestiones de gran importancia (responsabilidad legal,
seguridad, recuperación de costes, etc.), se ha considerado la necesidad de crear
una Agencia GNSS Europea que actúe como proveedor del sistema, asegurando
a los Estados y usuarios su correcto funcionamiento.
A su vez, y teniendo en cuenta la dimensión internacional de EGNOS, cuya
infraestructura terrestre se distribuirá por diferentes Estados y será gestionada por
diversas organizaciones nacionales de navegación aérea (Aena/España,
DFS/Alemania, NATS/Reino Unido, DGAC/Francia y ENAV/Italia, principalmente),
una vez que se inicie la operación y provisión de servicios, se requerirá una cierta
vinculación y aceptación de reglas comunes de gestión entre las organizaciones
operadoras, a través de la creación de algún tipo de asociación, entidad o
compañía internacional.
Por el momento y de acuerdo con los estudios realizados, la figura jurídica
más adecuada parece ser la denominada “Agrupación Europea de Interés
Económico” (empleada para la creación del Consorcio AIRBUS).
111
4.2 DESCRIPCION TECNICA DE EGNOS.
EVOLUCION Y OBJETIVOS
Como ya se ha expuesto, EGNOS se corresponde con la componente
europea de GNSS-1, complementando a los actuales sistemas de navegación por
satélite (GPS y GLONASS). El proyecto técnico está siendo desarrollado por la
ESA dentro del programa denominado ARTES-9. EGNOS será implantado en 2
etapas:
Fase AOC (Capacidad Operacional Avanzada): 1998 - 2002
El sistema cumplirá los requisitos exigidos por la aviación civil para operar en
vuelo oceánico, ruta continental, aproximaciones de no precisión y
aproximaciones de precisión de Categoría 1 (especial). Estos requisitos
implican un aumento de los niveles de integridad, disponibilidad y precisión
respecto a los que proporcionan los sistemas GPS y GLONASS
Fase FOC (Plena Capacidad Operacional): 2002 - 2005
En un principio, el sistema EGNOS-FOC será diseñado de forma que la
transición a su uso como medio de navegación para todas las fases de vuelo
no necesite un esfuerzo posterior de desarrollo (respecto al AOC). La
transición EGNOS AOC->FOC estaría basada únicamente en la adición de las
redundancias necesarias en satélites geoestacionarios (GEO) y elementos del
segmento de tierra.
112
Las aumentaciones requeridas para complementar la constelación
GPS/GLONASS son:
Telemetría (Ranging): Transmisión de señales desde satélites GEO similares a
las del GPS. Aumento del número de satélites de navegación disponible para
los usuarios y, por tanto, de la disponibilidad de la navegación por satélite en
general.
Integridad: Emisión de información sobre el estado de los diferentes satélites
de las constelaciones GPS/GLONASS y GEO. Incremento de la integridad del
sistema hasta el nivel requerido.
Precisión : Emisión de mensajes de corrección diferencial de área amplia.
Aumento de las prestaciones del sistema, principalmente la precisión.
A medida que se vayan desarrollando las funciones de telemetría e
integridad y precisión se pueden identificar cinco niveles de servicio en la
utilización conjunta del GPS/GLONASS y EGNOS, que se definen según el
estado de desarrollo de la función de aumentación en cada momento, los
requerimientos de los usuarios de la aviación civil cumplidos, y el área de
cobertura sobre la que se suministrará el mismo:
NIVEL 1: Nivel preoperacional. Consistirá en la transmisión de señales similares
al GPS desde los satélites GEO (telemetría). Con el aumento del número de
113
satélites disponibles se incrementará la disponibilidad. El Nivel 1 se corresponde
con el mínimo suministrado por el sistema EGNOS, y se garantizará en todo el
área de cobertura geoestacionaria. (área GEO).
NIVEL 2: Suministro del servicio de telemetría y de integridad (mediante la
emisión de información de integridad). El aumento de integridad permitirá que el
servicio cumpla los requerimientos de la aviación civil hasta aproximaciones de no
precisión en el área de cobertura donde se reciban 2 señales geoestacionarias.
NIVEL 3: Suministro del servicio de telemetría, integridad y precisión (mediante la
emisión de correcciones diferenciales). Supondrá un aumento del nivel de
precisión que permitirá cumplir los requerimientos de la aviación civil, en principio
hasta aproximaciones de precisión Cat-1 en, al menos el 25% del área de
cobertura donde se reciban 2 señales geoestacionarias.
NIVEL 4: Añadiendo las redundancias necesarias en los segmentos espacial y
terrestre, el nivel 2 evolucionará hacia el nivel 4, mejorando las prestaciones
conseguidas, de tal forma que se cumplirán los requerimientos de la aviación civil
hasta aproximaciones de no precisión en todo el área de cobertura.
NIVEL 5: Asimismo, añadiendo las redundancias necesarias, el nivel 3
evolucionará hacia el nivel 5, obteniendo una precisión tal que se cumplan los
requerimientos de la aviación civil hasta aproximaciones de precisión Cat-1 en
todo el área de cobertura .
114
4.3 ARQUITECTURA DEL EGNOS
En la siguiente figura puede observarse un esquema de la arquitectura del
servicio EGNOS y las aumentaciones que este realiza sobre el GPS y el
GLONASS
El sistema estará compuesto por los siguientes elementos:
SEGMENTO ESPACIAL:
Transpondedores en cada uno de los satélites geoestacionarios
INMARSAT-III (IOR y AOR-E) para el AOC y transpondedores
adicionales en otros satélites geoestacionarios para el FOC.
115
SEGMENTO TERRESTRE:
Estaciones Supervisoras de Integridad y Telemetría (RIMS). Contribuyen
a la función telemétrica, a partir de triangulaciones, utilizando como
sensores estaciones en algunos casos ya existentes. Asimismo, el
control de integridad y el cálculo de los errores de distancia para la
emisión de correcciones diferenciales se basa en la información captada
por estas estaciones que se emplazarán por toda Europa (y resto de
área EGNOS).
Estaciones Centrales Maestras de Control (MCC) . Realiza las funciones
de control y supervisión del sistema y el cálculo de las correcciones. Se
prevén cuatro estaciones maestras de control en Europa (Madrid/
Londres/ Frankfurt/ Roma).
Estaciones Terrenas de Navegación (NLES). Recibe la señal de la MCC
y la configura de manera que pueda ser transmitida por los satélites
geoestacionarios y aparecer ante el usuario en formato GPS. Se
utilizarán las ya existentes de Aussaguel/Francia (operada por France
Telecom) y la de Raisting/Alemania (operada por DBP Telekom).
Instalaciones de pruebas y simulación (TSF) . Serán las encargadas de
simular las diferentes condiciones que se pueden dar dentro de un
entorno de área amplia, proporcionando las referencias necesarias para
116
probar y evaluar, tanto en tierra como en vuelo, los diferentes equipos y
sistemas que puedan ser usados en el futuro. Asimismo, permitirán en
un futuro, desarrollar nuevos modelos o mejorar los existentes, tanto a
nivel SW como HW. Ahora mismo, dentro de las TSF, se han propuesto
3 tipos de plataformas o instalaciones:
DVP: Orientadas a actividades de soporte al desarrollo,
integración y validación del sistema.
PACF: Orientadas a actividades de soporte a las operaciones del
sistema.
ASQF: Orientadas a actividades de soporte a la cualificación del
sistema para los distintos modos de transporte.
En principio, la DVP estaría formada por un conjunto de herramientas en
manos de las diferentes compañías que forman parte del Consorcio Industrial
liderado por Thomson (Toulouse/Francia). Las PACF estarían en
Toulouse/Francia, y las ASQF (modo aéreo) estarían localizadas en España.
Para finalizar existirá una potente red de comunicaciones que conecte
los diferentes elementos del segmento tierra y estos con los del
segmento espacial. Existe una alta probabilidad de usos y
aprovechamiento de redes nacionales de N.A. (REDAN, RENAR, etc.).
117
PROGRAMACIÓN Y FINANCIACIÓN
Se pueden distinguir dos fases diferenciadas para el desarrollo del servicio
EGNOS-AOC, dentro del Programa ARTES-9:
FASE INICIAL. Definición del diseño preliminar del sistema y realización de
ensayos iniciales.
FASE DE IMPLANTACIÓN. Desarrollo e implantación de las funciones de
telemetría, Integridad y Precisión (correspondientes a los niveles de servicio 1
preoperacional, 2 y 3 respectivamente).
Para completar el servicio al usuario hay que alcanzar rápidamente una
configuración plenamente operacional, por lo que se introduce la fase FOC,
solapada temporalmente con la AOC, y en la que se pretende dotar al sistema de
las redundancias necesarias para su uso en durante todas las etapas de vuelo.
La Fase EGNOS-FOC no está actualmente cubierta por el Programa
ARTES-9.
Las fuentes de financiación del programa EGNOS-AOC son
fundamentalmente:
118
La Unión Europea, que se hará cargo, entre otros costes, del pago del
alquiler, al menos, de 2 transpondedores INMARSAT (segmento espacial).
La ESA, que financiará el coste del segmento terrestre, a través de las
contribuciones que hagan los Estados miembros (delegaciones nacionales)
como por organizaciones nacionales interesadas (suministradores de servicios
de tránsito aéreo de Alemania, España, Italia, Francia y Reino Unido).
Asimismo, está previsto que la Unión Europea y EUROCONTROL financien
esta parte del sistema.
En la siguiente figura se plantea la distribución del segmento terrestre del
sistema EGNOS en función de la propuesta actual de la contribución de los
diversos Estados participantes.
119
4.4 EXTENSIÓN DE EGNOS A LATINOAMÉRICA
Como se muestra en la figura adjunta, los satélites INMARSAT–III AOR-E e
HISPASAT (todavía no incluido en el sistema EGNOS) tienen cobertura sobre
Latinoamérica por lo que sería posible recibir ambas señales en esa región.
Asimismo, existe la posibilidad de recibir la señal del satélite AOR-W
(perteneciente al sistema WAAS estadounidense), en un principio interoperable
con las señales europeas.
La posible extensión de EGNOS a Latinoamérica se realizaría mediante el
despliegue en esa región de estaciones terrestres específicas. Actualmente
existen dos opciones posibles (De Mateo et al., 1997) de topología del segmento
de tierra. En ambas opciones, el sistema esta compuesto de ciertos elementos
pertenecientes al (y compartidos con) Sistema “básico” EGNOS (sólo Europa)
además de un segmento terrestre adicional específicamente desarrollado para
AOR-W(WAAS)
AOR-E(EGNOS)
IOR(EGNOS)
HISPASAT
120
suministrar servicio a Latinoamérica. El segmento terrestre de ambas opciones
desplegaría el mismo número de RIMS y la situación geográfica sería idéntica.
Las 2 opciones se diferencian únicamente en la existencia de una MCC Regional
(RMCC) localizada en Latinoamérica:
En la primera (opción sin RMCC), ilustrada como topología 1, (ver figura)
existen un número de estaciones RIMS desplegadas en el continente
latinoamericano y todas ellas conectadas con las MCC en Europa mediante
enlaces VSAT. Como sistema de comunicaciones se podría usar el sistema
MERCURE de la ESA (con cobertura de los satélites INTELSAT 603 y 708) o
satélites HISPASAT.
En la segunda (opción con RMCC) ilustrada como topología 2, (ver figura),
además de existir un determinado número de estaciones RIMS desplegadas en
Latinoamérica conectadas a las MCC en Europa (enlaces VSAT, mediante el
posible uso del sistema MERCURE y la utilización de satélites HISPASAT con
carga de comunicaciones), éstas estarían a su vez conectadas a una estación
MCC regional (RMCC), a su vez conectada a las MCC en Europa mediante
enlaces VSAT. Dicha RMCC no es imprescindible para la operación del
Sistema EGNOS y/o de su extensión, pero es conveniente ya que podría
ejercer funciones de monitorización y predicción de prestaciones de servicio
además de monitorización y control de la red latinoamericana de estaciones
RIMS.
121
Se ha llevado a cabo un estudio preliminar para determinar el número y
localización de estaciones RIMS necesarias para proporcionar un servicio NPA
(aproximaciones de no-precisión) en Latinoamérica. Suponiendo doble cobertura
de satélites geoestacionarios en el área de servicio latinoamericana (INMARSAT-
III, AOR-E e HISPASAT 2B, se necesitarían 6 RIMS para proporcionar un
servicio de esas características Es importante señalar que las simulaciones
realizadas son preliminares, por lo que sería necesario llevar a cabo análisis más
detallados para corroborar los resultados obtenidos.
De producirse la extensión de EGNOS a Latinoamérica, el futuro sistema de
navegación aérea quedaría armonizado y optimizado incrementado la capacidad
del espacio aéreo sin detrimento de los niveles de seguridad y haciendo frente a la
futura demanda del transporte aéreo. Dicha extensión proporcionaría un uso
óptimo del espacio aéreo en esta parte del mundo, permitiendo la racionalización
del sistema actual de radioayudas terrestres para la navegación. Además de esto,
proporcionaría beneficios operacionales para el flujo de tráfico aéreo Euro- Latino
TOPOLOGIA 1RIMS
MCC
ENLACES VSAT
TOPOLOGIA 2RIMS
MCC
ENLACES VSAT
RMCC
122
Americano, y abriría oportunidades de cooperación entre Europa y América Latina
en el campo de la navegación por satélite.
VIABILIDAD E IMPLANTACIÓN DE UN SISTEMA PILOTO.
Dentro del contexto de cooperación técnica de OACI para la implantación
de los sistemas CNS/ATM en las regiones CAR (Caribe) y SAM (Sudamérica),
Europa (a través del Grupo Tripartito) ha identificado dos posibles áreas de
cooperación consistentes en un posible estudio de viabilidad para estudiar más en
detalle la implantación de los sistemas GNSS en Latinoamérica, y la posible
implantación de un sistema piloto.
Una vez identificados los requisitos operacionales latinoamericanos
(analizándose la situación actual, planes de ampliaciones futuras, estructura del
espacio aéreo, usuarios y flotas y tendencias futuras), el Grupo Tripartito podría
dar apoyo en los análisis de las diferentes arquitecturas estudiándose en detalle
sus ventajas e inconvenientes
Dichas actividades de apoyo incluirían propuestas de planes de
implantación con un calendario de instalación de los equipos e infraestructura, el
estudio de posibles escenarios financieros y actividades de divulgación y
entrenamiento.
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Por otra parte, la implantación de un sistema piloto serviría como vehículo
para demostrar la capacidad técnica del sistema extendido en condiciones
operacionales reales. Dicho sistema se compondría de:
RIMS portátiles con terminales VSAT.
Conexión de las RIMS portátiles con MCC europea (Test Bed) mediante
enlaces VSAT.
Avión de ensayos en vuelo
Recogida y análisis de datos
En resumen, el sistema de navegación por satélite EGNOS, constituirá un
elemento clave para el desarrollo y operación de las redes transeuropeas del
transporte. Su posible extensión a Latinoamérica constituirá un eslabón
fundamental de integración entre las redes transeuropeas con las redes
transamericanas de transportes. Por otra parte actuaría como catalizador para
abrir líneas de cooperación entre todos nuestros sectores relacionados con la
navegación por satélite de ambos continentes.
VENTAJAS DEL SISTEMA EGNOS
EGNOS ofrecerá múltiples ventajas a sus usuarios, proporcionando mejoras
considerables en cuanto a calidad de servicio, eficiencia y seguridad en todos los
modos de transporte. Además permitirá nuevas aplicaciones en diferentes campos
como la agricultura, la pesca, la geodesia, etc.
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En el transporte aéreo, desde un punto de vista operacional, mejorará la
provisión de los servicios ATS ofreciendo:
Rutas más directas, lo que se traduce en ahorros de tiempo y combustible
para los operadores aéreos y una reducción de los niveles de
contaminación.
Aproximaciones y aterrizajes más seguros en condiciones meteorológicas
adversas. Se podrán reducir los retrasos, cancelaciones y desvíos a
aeropuertos alternativos, aumentando los niveles de eficacia y seguridad de
los aeropuertos.
Capacidad de navegación fuera del espacio aéreo europeo.
Otras ventajas adicionales como mayor capacidad de pista, aproximaciones
instrumentales curvas de precisión, evitando el sobrevuelo de poblaciones
en el entorno aeroportuario.
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CONCLUSIONES
Como se pudo observar, el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) de
Estados Unidos, presenta muchas aplicaciones, las cuales tenderán a agruparse
con los demás sistemas de posicionamiento como es el GLONASS de Rusia y el
sistema EGNOS de Europa, para así aprovechar al máximo la disponibilidad de
los satélites en órbita y poder tener mayor eficiencia en la localización de sistemas
terrestres, de sistemas marítimos y de sistemas aéreos.
Las aplicaciones del GPS en general nos permiten conocer la ubicación,
trayectoria, rutas, tiempo estimado de llegada a algún sitio.
La aplicación del sistema GPS en aviación y en el medio marítimo nos
permite, mediante algunos otros sistemas de interconexión, tener un piloto
automático en la unidad.
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BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS
Manual CP32 Charplotter DGPS de Shipmate.
Manual GN30 Professional DGPS Navigator de Simrad.
Raytheon Marine Company. Catálogo 1999.
Simrad MarineLine. Catálogo 2000.
"Global Positioning System Overview".
http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps_f.html. (Mayo 14,
2003).
"New GPS tracking service". Proquest. Computimes Malaysia. New York
Aug 23, 2001. (Mayo 13, 2003).
Vehicle location system streamlines outage management". Proquest.
Electrical World. New York October 1997. (Mayo 13, 2003).
www.topcon.com
www.gps-mexico.com.mx
127
GLOSARIO
AOC Capacidad Operacional Avanzada. (Advanced Operational Capability).
AOR-E INMARSAT III Región Este del Océano Atlántico. (INMARSAT III Atlantic Ocean Region East).
ARTES-9 (Advanced Research in Telecommunications and Systems-Element 9).
ASQF (Application Specific Qualification Facility)
ATM Gestión del Tránsito Aéreo.(Air Traffic Management).
AVL Sistema de Localización Automática Vehicular
BPS Bits Por Segundo
BPSK Moduladción en fase
CAT- 1 Aproximación de precisión de Categoría I.
CEAC Conferencia Europea de Aviación Civil.
CNS Comunicaciones, navegación y vigilancia (Communications, Navigation and Surveillance).
DGPS GPS Diferencial (Differential Global Positioning System)
DOP Incertidumbre de Precisión (Dilution Of Precision)
DS Disponibilidad Selectiva.
DVP Plataforma de Desarrollo y Validación (Development and Validation Platform)
EGNOS Servicio Europeo de Navegación basado en una capa Geoestacionaria.
(European Geostationary Navigation Overlay Service).
EC Comunidad Europea (European Community).
ESA Agencia Espacial Europea.(European Space Agency).
FANS Futuro Sistema de Navegación Aérea.(Future Air Navigation System).
128
FOC Plena Capacidad Operacional. (Full Operational Capability).
GDOP DOP Geométrico (Geometric DOP)
GEO Orbita Terrena Geostacionaria.(Geostationary Earth Orbit).
GIC Canal Terreno de Integridad.(Ground Integrity Channel).
GLONASS Sistema Global de Navegación por Satélite.
GPS Sistema de Posicionamiento Global.
GRS Estación de Telemetría Geoestacionaria. (Geo Ranging Station).
GNSS Sistema de Navegación Global por Satélite. (Global Navigation Satellite System).
IOR INMARSAT III Región del Océano Indico. (INMARSAT III Indian Ocean Region).
MCC Estación Maestra de Control.(Master Control Center). MSAS Servicio de Aumentación por Satélites Multifuncionales.
NAV DATA Mensaje de Navegación
NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranning.)
NLES Estación en Tierra de Navegación. (Navigation Land Earth Station).
OACI Organización de Aviación Civil Internacional.
PACF Performance Assesment & System Check-Out Facility
PDOP Incertidumbre en la Posición (Position DOP),
PPS Servicio de Posicionamiento Preciso.
RIMS Estación Monitora de Telemetría e Integridad.(Ranging and Integrity Monitoring Station).
SPS Servicio de Posicionamiento Standard.
TSF (Test & Simulation Facilities).
UERE Error equivalente en distancia al usuario
129
WAAS Servicio de Aumentaciones de Área Extensa. (Wide Area Augmentitions System).
WAD Diferencial de Gran Área. (Wide Area Differential).WADGPS DGPS de Área Amplia (Wide Area Differential GPS).
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![Telegeo - Tramitación Electrónica Georreferenciada · Telegeo - Tramitación Electrónica Georreferenciada Manual de Usuario Versión: 0110 Fecha: DD/MM/AAAA [Telegeo 1.0] Queda](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5ecd79a16a5b361e1e243605/telegeo-tramitacin-electrnica-georreferenciada-telegeo-tramitacin-electrnica.jpg)
