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sistemas de navegacion satelital

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sergio muralles

on 12 May 2011

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Transcript of sistemas de navegacion satelital

Sistemas de Navegación Satelital GPS (Global Positioning System)
EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service)
GLONASS (Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema)
GALILEO es un sistema global de navegación por satélite (GNSS)
WAAS (Wide Area Augmentation System)
MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System)
GAGAN (GPS and GEO Augmented Navigation)
GNSS (Global Navigation Satellite Systems) GPS:
(Global Positioning System: sistema de posicionamiento global) o NAVSTAR-GPS1 es un sistema global de navegación por satélite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue desarrollado, instalado y actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el globo, a 20.200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite mediante "triangulación" (método de trilateración inversa), la cual se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites. EGNOS:
El sistema EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) es un Sistema de Aumentación Basado en Satélites desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA), la Comisión Europea (institución de la Unión Europea) y Eurocontrol. Está ideado como un complemento para las redes GPS y GLONASS para proporcionar una mayor precisión y seguridad en las señales, permitiendo una precisión inferior a dos metros.
Consiste en una red de tres satélites geoestacionarios y en una red de estaciones terrestres encargadas de monitorizar los errores en las señales de GPS y actualizar los mensajes de corrección enviados por EGNOS.
El sistema empezó a emitir de formal operacional (initial operation phase) en julio de 2005 mostrando unas prestaciones excelentes en términos de precisión y disponibilidad. El inicio oficial de operaciones fue anunciado por la Comisión Europea para el 1 de octubre de 2009.1 El sistema debería ser cualificado para su uso en aplicaciones de seguridad (safety of life) en el año 2010 por la Agencia de supervisión GNSS (GNSS Supervisory Agency). GLONASS:
GLONASS (siglas rusas: ГЛОНАСС; ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система; Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) es un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) desarrollado por Rusia y que representa la contrapartida al GPS estadounidense y al futuro Galileo europeo.
Consta de una constelación de 24 satélites (21 en activo y 3 satélites de repuesto) situados en tres planos orbitales con 8 satélites cada uno y siguiendo una órbita inclinada de 64,8º con un radio de 25 510 kilómetros. La constelación de GLONASS se mueve en órbita alrededor de la tierra con una altitud de 19 100 kilómetros (algo más bajo que el GPS) y tarda aproximadamente 11 horas y 15 minutos en completar una órbita.
El sistema está a cargo del Ministerio de Defensa de la Federación Rusa y los satélites se han lanzado desde Tyuratam, en Kazajistán. Galileo:
Es un sistema global de navegación por satélite (GNSS) desarrollado por la Unión Europea (UE), con el objeto de evitar la dependencia de los sistemas GPS y GLONASS. Al contrario de estos dos, será de uso civil. El sistema se espera poner en marcha en 2014 después de sufrir una serie de reveses técnicos y políticos para su puesta en marcha. Este Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), además de prestar servicios de autonomía en radionavegación y ubicación en el espacio, será interoperable con los sistemas GPS y GLONASS.
El usuario podrá calcular su posición con un receptor que utilizará satélites de distintas constelaciones. Al ofrecer dos frecuencias en su versión estándar, Galileo brindará ubicación en el espacio en tiempo real con una precisión del orden de metros, algo sin precedentes en los sistemas públicos.
Del mismo modo, los satélites Galileo, a diferencia de los que forman la malla GPS, estarán en órbitas ligeramente más inclinadas hacia los polos. De este modo sus datos serán más exactos en las regiones cercanas a los polos, donde los satélites estadounidenses pierden notablemente su precisión.
Asimismo, garantizará la disponibilidad continua del servicio, excepto en circunstancias extremas, e informará a los usuarios en segundos en caso del fallo de un satélite. Esto lo hace conveniente para aplicaciones donde la seguridad es crucial, tal como las aplicaciones ferroviarias, la conducción de automóviles o el control del tráfico aéreo. El uso combinado de Galileo y otros sistemas GNSS ofrecerá un gran nivel de prestaciones para todas las comunidades de usuarios del mundo entero.
Una preocupación importante de los actuales usuarios de la radionavegación por satélite es la fiabilidad y vulnerabilidad de la señal. En los últimos años, se han producido varios casos de interrupción del servicio por causas tales como interferencia accidental, fallos de los satélites, denegación o degradación de la señal. En este contexto, Galileo realizará una importante contribución a la reducción de estos problemas al proveer en forma independiente la transmisión de señales suplementarias de radionavegación en diferentes bandas de frecuencia. En total, utilizará 10 radiofrecuencias, de la siguiente manera:
• 4 frecuencias en el rango de 1164-1215 MHz (E5A-E5B)
• 3 frecuencias en el rango de 1260-1300 MHz (E6),
• 3 frecuencias en el rango de 1559-1591 MHz (L1). WAAS:
WAAS (Wide Area Augmentation System) es un Sistema de Aumentación Basado en Satélites desarrollado por Estados Unidos. Está ideado como un complemento para la red GPS para proporcionar una mayor precisión y seguridad en las señales, permitiendo una precisión en la posición menor de dos metros.
El sistema consta de 59 estaciones de vigilancia, llamadas estaciones de referencia de área amplia o WRS (Wide-area Reference Stations) , 2 estaciones maestras o WMS (Wide-area Master Stations), 6 antenas para la retransmisión de datos GES (Ground Earth Stations) y 3 satélites geoestacionarios.
Las 24 estaciones de vigilancia están instaladas con aproximadamente 800 kilómetros de separación a lo largo de los Estados Unidos, Alaska, Hawái y Puerto Rico. MSAS:
El sistema MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System) es un sistema de aumentación basado en el satélite multifuncional MTSAT, este es un sistema de navegación por satélite, el cual soporta DGPS, designado para mejorar la precisión de la señal del sistema GPS. Este sistema esta operativo en asia, principalmente en Japón.
En paralelo con el sistema WAAS de Estados Unidos y el EGNOS de Europa, Japón ha desarrollado este sistema basado en un satélite geoestacionario de transporte multifuncional (MTSAT), el cual tiene también una función meteorológica (además de la aeronáutica). El MTSAT-1 fue lanzado en el año 2000, y subsecuentes lanzamientos son programados cada cinco años.
Aunque el sistema de software del MSAS está basado en el WAAS presenta diferentes capacidades que los sistemas WAAS y del EGNOS, porque incluiye dos modos de comunicación, voz y datos. Esta capacidad de comunicación será usada para brindar Vigilancia Automática Dependiente (ADS). Específicamente, MSAS está basado en el concepto FANS de la OACI, incluyendo GNSS para navegación y Servicio Satelital Móvil Aeronáutico (AMSS) para dos modos voz/datos con ADS.
La aplicación aeronáutica consistía en dos funciones: servicio móvil aeronáutico por satélite (SMAS) y sistema de aumentación basado en satélite (SBAS) del GNSS para proporcionar a las aeronaves información sobre aumentación GPS por enlace ascendiente a partir de las instalaciones terrestres. La función MSAS del MTSAT cumpliría plenamente con las normas y métodos recomendados (SARPS) de la OACI. Los detalles técnicos no especificados en los SARPS se coordinaron mediante las actividades del Grupo Técnico de Trabajo sobre Interfuncionamiento (IWG) SBAS. Así, el MSAS permitía el pleno interfuncionamiento con otros servicios SBAS.
Receptores del WAAS: Son equipos receptores GPS con la capacidad de poder recibir la información de corrección WAAS de los satélites geoestacionarios del sistema WAAS. Las correcciones WAAS (mensajes de 250 bits) recibidas serán aplicados a los resultados de los cálculos de la seudodistancia para luego determinar la posición gps. GAGAN:
GAGAN (GPS and GEO Augmented Navigation) es un Sistema de Aumentación Basado en Satélites (SBAS) desarrollado por la Agencia India del Espacio (ISRO) y está ideado como un complemento para la red GPS para proporcionar una mayor precisión y seguridad en las señales de posicionamiento y navegación por satélite.
El fin es el de satisfacer los requisitos de precisión y seguridad en la navegación por satélite de las compañías aéreas y los proveedores de servicios de tráfico aéreo (ATS) en el espacio aéreo de la India, incluyendo el espacio del océano índico, así como amplias partes de la Región Asia/Pacífico.
GAGAN se ha diseñado para satisfacer los SARPS de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) y que permita relacionarse con WAAS, EGNOS y MSAS. Sistema global de navegación por satélite (GNSS):
Un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS, en su acrónimo inglés) es una constelación de satélites que transmite rangos de señales utilizados para el posicionamiento y localización en cualquier parte del globo terrestre, ya sea en tierra, mar o aire. Estos permiten determinar las coordenadas geográficas y la altitud de un punto dado como resultado de la recepción de señales provenientes de constelaciones de satélites artificiales de la Tierra para fines de navegación, transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas, y otras actividades afines.
Un sistema de navegación basado en satélites artificiales puede proporcionar a los usuarios información sobre la posición y la hora (cuatro dimensiones) con una gran exactitud, en cualquier parte del mundo, las 24 horas del día y en todas las condiciones climatológicas.
Sistemas de Aumentación GNSS:
Las constelaciones de GPS y GLONASS no se elaboraron para satisfacer los requisitos estrictos (precisión, integridad, disponibilidad y continuidad) de la navegación por instrumentos (IFR). Una explicación breve del significado de los requisitos operacionales es la siguiente:
• Exactitud. Diferencia entre la posición estimada y la real (medición de errores).
• Integridad. Confianza sobre la información total proporcionada (alertas de no utilización).
• Continuidad. Funcionamiento sin interrupciones no programadas.
• Disponibilidad. Es la parte del tiempo durante la cual el sistema presenta simultáneamente la exactitud, integridad y continuidad requeridas.
Para garantizar que los GNSS actuales cumplan con estos requisitos en todas las fases del vuelo (desde el despegue, en ruta, hasta un aterrizaje de precisión), para el GPS y GLONASS se requiere de diversos grados de aumentación.
Tres sistemas de aumentación, el sistema basado en la aeronave (Aircraft Based Augmentation System – ABAS), el basado en tierra (Ground Based Augmentation System - GBAS), y el basado en satélites (Satellite Based Augmentation System – SBAS), se han diseñado y normalizado para superar las limitaciones inherentes a los GPS.
Para aplicaciones en tiempo real, las correcciones de los parámetros de cada satélite de las constelaciones GNSS existentes (GPS y GLONASS) deberán ser transmitidas a los usuarios a través de equipos de radio VHF (GBAS) o si se requiere una amplia cobertura a través de satélites geoestacionarios que emitan pseudocódigos con información de corrección (SBAS).
Entre los sistemas que otorgan esta aumentación a los receptores GPS están los sistemas de Receptor con Supervisión Autónoma de la Integridad (RAIM) y la función de Detección de Fallos y Exclusión (FDE). Los ABAS proporcionan la integridad requerida para utilizar el GPS como medio único suplementario y principal de navegación durante la salida, en ruta, la llegada y para aproximaciones de precisión y no-precisión.
GBAS es un término que comprende todos los sistemas de aumentación basadas en estaciones terrestres. Se diferencian de los SBAS en que no dependen de satélites geoestacionarios, debido a que el GBAS no está diseñado para dar servicio sobre amplias regiones geográficas.
El GRAS (Ground based Regional Augmentation System) tiene como base al GBAS y consiste en una serie de estaciones GBAS desplegadas en un área extensa (incluso continental) interconectadas entre sí por sistemas de telecomunicaciones, permitiendo contar con una aumentación SBAS de carácter regional. Australia es el país más avanzado en estos momentos en el desarrollo e implementación de este tipo de sistemas.
SBAS es un término que comprende todos los sistemas de aumentación basadas en satélites que están en desarrollo actualmente, más cualquier otro que sea desarrollado en el futuro. Las principales entidades que han desarrollado actualmente sistemas SBAS son los EE. UU. (el WAAS), Europa (el EGNOS) y Japón (el MSAS). Se encuentran en proceso de desarrollo la India (GAGAN), y en proyecto de China (SNAS) y Latinoamérica (SACCSA). GPS EGNOS GLONASS GALILEO WAAS MSAS GAGAN GNSS El primer sistema de navegación por satélites se utilizó en la década de los 60´s, en Estados Unidos, se llamó "Transit", basado en el efecto Doppler, y fue desplegado por el ejército.

En la actualidad, el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), de Estados Unidos, y el Sistema Orbital Mundial de Navegación por Satélite (GLONASS) de la Federación Rusa, son los únicos que forman parte del concepto Global Navigation Satellite Systems (GNSS).

Este tipo de satelites tienen diversos usos: para la navegación aérea, la orientación con dispositivos ubicados en autos o barcos; la sincronización, para la geomática o como sistemas de localización, entre otros. MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION
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