Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS): Componentes y Funcionamiento

Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS)

Los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) comprenden todas las técnicas de posicionamiento mediante satélites. Algunos de los sistemas más conocidos son:

• GPS (Estados Unidos)
• GLONASS (Rusia)
• BeiDou/COMPASS (China)
• Galileo (Europa)
• Otros sistemas regionales: EGNOS (Europa), MSAS (Japón)

Plan de Trabajo del Comité Internacional sobre Sistemas Mundiales de Navegación Satelital

• Compatibilidad e interoperabilidad
• Mejoramiento del servicio
• Difusión de información
• Interacción con autoridades nacionales, regionales e internacionales
• Proveedores del servicio

Proveedores Actuales de los Sistemas GNSS

• Estados Unidos: GPS (Sistema Mundial de Determinación de Posicionamiento). Se basa en radionavegación.
• Rusia: GLONASS (Sistema Mundial de Navegación por Satélite). Transmite en dos bandas.
• Comunidad Europea: Galileo y EGNOS (Sistema Europeo de Navegación por Satélite).
• China: COMPASS/BeiDou. Sistema de tres satélites.

Sistemas de Aumentación en el GNSS (SBAS)

Un Sistema de Aumentación Basado en Satélites (SBAS) es un sistema de corrección de las señales que los sistemas GNSS transmiten al receptor GPS del usuario. Su objetivo es mejorar la precisión y la integridad de la información de posicionamiento.

Sistemas de Aumentación GNSS Existentes

• WAAS (Estados Unidos): Refuerza el GPS.
• SDMC (Rusia): Refuerza GLONASS, GPS y Galileo.
• EGNOS (Europa): Refuerza Galileo.
• GAGAN/IRNSS (India): Refuerza el GPS.
• MSAS (Japón): Servicio de navegación para aeronaves dentro del espacio aéreo japonés.
• QZSS (Asia y Oceanía): Refuerza el GPS.
• NIGCOMSAT-1 SBAS (África): Satélite de Nigeria.

Características de los Levantamientos Convencionales

• Si existe una obstrucción, es necesario realizar una poligonal alrededor del obstáculo.
• La distancia típica máxima es de 5 km.
• El clima puede limitar las operaciones.

Ventajas del Uso de Sistemas GNSS

• Independencia del clima.
• No requiere visibilidad entre puntos.
• Brinda precisión geodésica.
• Operación nocturna posible.
• Mayor rapidez y menor necesidad de mano de obra.
• Ventajas económicas.
• Sistema único de coordenadas.
• Amplio rango de aplicaciones.
• Precios competitivos.

Componentes de un Sistema GNSS

1. Segmento Espacial: Constelación de satélites.
2. Segmento de Control: Red de control y monitorización.
3. Segmento del Usuario: Equipos de usuario.

1. Segmento Espacial: Constelación de Satélites

El segmento espacial consiste en un conjunto de satélites en órbita que proporcionan las señales de pseudodistancia y los mensajes de datos a los equipos de los usuarios.

Descripción de una Constelación GNSS (Ejemplo: GPS)

• Número de satélites: GPS utiliza 24 satélites para garantizar una cobertura completa de la Tierra.
• Número de planos orbitales: GPS tiene 6 planos orbitales.
• Períodos orbitales: GPS: 11 horas, 58 minutos.
• Aspectos geométricos de las órbitas: GPS: órbitas casi circulares espaciadas regularmente (60º), con una inclinación nominal de 55º respecto al plano ecuatorial y un radio orbital de 26600 km.
• Nomenclatura: GPS: una letra para cada plano orbital y un número para cada satélite sobre cada órbita (A1, A2, B1, B2... F4).

Diseño e Implementación de una Constelación (Ejemplo: GPS)

• Visibilidad: La visibilidad de los satélites debe ser óptima para todos los usuarios en cualquier punto del mundo, incluyendo las estaciones terrestres que les suministran datos.
• Desarrollo e implementación: Las plataformas y los satélites de cada fase se denominan "bloques". Incluyen la "carga útil" (payload), los instrumentos de control de actitud y los motores que orientan los paneles solares.

PAYLOAD: Equipo responsable de la generación y transmisión de los códigos de pseudodistancias (ranging codes) y los datos de navegación.

2. Segmento de Control: Red de Tierra de Control y Monitorización

La red de tierra de control y monitorización realiza el seguimiento de los satélites en órbita, se ocupa de su mantenimiento, monitoriza su estado y mantiene su configuración orbital, así como la integridad de la señal que envían. Además, corrige las derivas de los relojes de los satélites y los datos de efemérides, junto con otros parámetros necesarios para determinar la Posición, Velocidad y Tiempo (PVT) del usuario.

Funciones del Segmento de Control

El segmento de control es responsable de la monitorización, el envío de órdenes y el control de la constelación de satélites.

Software del Segmento de Control

El software de procesamiento de datos MCS (MCS data processing software) está instalado en un ordenador central IBM bajo el sistema operativo MVS (Multiple Virtual Storage).

3. Segmento del Usuario: Equipo del Usuario

El equipo del usuario lleva a cabo las funciones de navegación y las asociadas a esta.