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4º Ingeniero Aeronáutico

AVIÓNICA Y SISTEMAS DE NAVEGACIÓN

Pfr. Fco. Rogelio Palomo Pinto

Curso 2006/2007

- Tema 1: Introducción a la Navegación Aérea - Tema 2: Navegación a la Estima: Doppler, Inercial, Navegadores Integrados- Tema 3: Radionavegación Largo Alcance: LORAN C, NavSat- Tema 4: Radionavegación Corto Alcance: ADF/NDB, VOR/DME, ILS/MLS- Tema 5: Gestión de Ruta

Bibliografía:

-- Avionics Navigation Systems, 2nd Ed., M.Kayton, W.R.Fried, Wiley- Sistemas de Navegación, del compás magnético a la navegación por satélite, A.Corbasi, McGraw Hill

- Principles of Avionics, A.Helfrick, Avionics Communications, Inc

CAPÍTULO V. AYUDAS A LA NAVEGACIÓN

CAPÍTULO V.Tema 3 RadioNavegación Largo Alcance: LORAN C, NavSat

LORAN-C:–Principio de Operación–Características de la Señal–Propagación de la Señal–Precisión–Diagrama de Bloques Transmisor–Diagrama de Bloques Receptor–Cobertura Global–e-LORAN

GPS:–Principio de Operación–Características de la Señal–Mensaje de Navegación–Precisión–Segmento Orbital–Diagrama de Bloques Transmisor–Segmento Terrestre–Diagrama de Bloques Control de Misión–Segmento de Usuario–Diagrama de Bloques Receptor–Proceso de Señal en el Receptor

GPS Expandido:–GPS Diferencial


LORAN-C:– Principio de Operación

LORAN es un sistema de posicionamiento radio mediante el método de Diferencia de Tiempos de Recepción de Señal. Los rusos mantienenun sistema análogo y compatible denominado CHAYKA. Da cobertura en casi todo el Hemisferio Norte. Se organiza en dos segmentos: lascadenas de estaciones terrestres y el receptor de navegación. Las cadenas de estaciones agrupan 3, 4 o 5 estaciones, con una clasificada como Maestra y el resto como Secundarias. La Maestra es la que proporciona una señal de sincronización temporal a las demás, tomada del instante de inicio de transmisión. La Maestra se identifica como M y el resto como V, W, X, Y o Z.La señal de navegación Loran es un tren de pulsos sobre una portadora senoidal a 100 KHz. La banda total oscila entre 90 a 110 KHz. Todaslos transmisores de la cadena operan en la misma frecuencia, evitándose la interferencia mútua o el solapamiento en un receptor mediante lamultiplexión en el tiempo (Time Division Multiplexion Access). Primero transmite la M, 9 pulsos en total, y a continuación siguen las demás res-petando el orden alfabético, 8 pulsos cada una. A continuación se repite el ciclo completo. El intervalo entre un tren de pulsos de M y el siguien-te tren de pulsos de M se conoce como Group Repetition Interval (GRI) y es único para cada cadena. El GRI identifica a la cadena para cual-quier receptor.El receptor calcula las diferencias de tiempo de llegada entre la señal de M y la señal de cada secundaria. Esa diferencia de tiempos, determina el lugar geomé-trico (una hipérbola)de los puntos con idéntica diferencia de tiempos respecto a las posiciones de la M y su secundaria. La posición del receptor se determina por intersección de dos o más hipérbolas. Además de proporcionar Servicios de Navegación, LORAN-C también da servi-cios de distribución de señal horaria UTC.


LORAN-C:– Principio de Operación

Las ecuaciones de LORAN determinan la intersección de dos de hipérbolas (caso plano, navegación aérea cerca de la superficie) o tres hiper-boloides (caso espacial, navegación aérea a altura). Las hipérbolas son los lugares geométricos de diferencia de distancia constante a dos puntos dados (en el espacio corresponden a hiperboloides de revolución). En este caso la distancia constante se mide en unidades de distan-cia de propagación de señal RF, cT, con c la velocidad de propagación de la señal (para las señales RF en banda VLF de LORAN no es siem-pre ~300.000 km/s porque depende de débilmente de la conductividad del terreno).La posición de la Maestra y su instante de transmisión definen el origen de coordenadas y tiempos en el sistema (receptores y secundarias).En el caso más general (hiperboloides) se tienen las ecuaciones:

2 2 2

2 2 2 2 2 2

2 2 2

2 2 2 2 2 2

2 2 2

2 2 2

11 1( ) ( ) ( )

1 ( ) ( ) ( )1 1( ) ( ) ( )

1 ( ) ( ) ( )1 (

1 ( ) ( ) ( )

M

L V M V V V

V V V V

R W M W W W

W W W W

Q X M

X X X X

T x y zc T T x x y y z z x y z

c cT x x y y z zc T T x x y y z z x y z

c cT x x y y z zc T T

cT x x y y z zc

τ

τ

τ

= + += − = − + − + − − + +

= − + − + −⇒ = − = − + − + − − + +

= − + − + −= − =

= − + − + −

2 2 2 2 2 21) ( ) ( )X X Xx x y y z z x y zc

− + − + − − + +

donde cada T se llama Time Of Arri-val (TOA) y cada τ se llama Time Dif-ference (TD). La solución de este sis-tema de ecuaciones no lineales pro-duce una posición (x,y,z) en el espa-cio (o (x,y) sobre la superficie de la Tierra) en el mismo sistema de coor-tema de coordenadas donde han sidoreferidas las posiciones (cartografia-das) de las estaciones LORAN iden-ficadas. El sistema de ecuaciones selinealiza y se resuelve por iteración apartir de una posición (x0,y0,z0) de estima inicial.


LORAN-C:– Características de la Señal

Cada pulso LORAN dura ~100 µs, con un interpulso en el grupo de 1 ms, salvo los dos últimospulsos de la Maestra, interpulsados a 2 ms.. El receptor identifica unívocamente el Area de Cober-tura de cada cadena por su GRI distintivo.

El formato de la señal sirve para que el receptor pueda resolver a qué Estación de cada Cadena corresponde cada señal recibida. Cada esta-ción LORAN emite grupos de pulsos sobre una portadora de 100 KHz. Cada pulso está modulado en amplitud, con un aumento rápido de am-plitud inicial seguido de una caida de amplitud más lenta y contiene en total 27 ciclos de portadora. Las características relevantes son:

Cantidad de Pulsos en un Grupo (8 para Secundarias, 9 en la Maestra para identificarla).

Espaciado de Pulsos en el Grupo (1000 µs, excepto para los dos últimospulsos de la Maestra, separados por 2000 µs)

Cada pulso del grupo tiene una fase de portadora específica, con un pa-trón de fase para el grupo diferente si es estación M o estación S.

Instante de Transmisión, calculado en el cruce por cero del tercer ciclode portadora (para poder determinar el TOA)

Tiempo entre repetición de grupos de pulsos (GRI), distintivo de cadaCadena de Estaciones

Retraso entre los grupos de la estación Secundaria respecto a laMaestra (TDW,TDX,etc), en turno riguroso (multiplexión en tiempo, TDMA).


LORAN-C:– Propagación de la Señal

La señal de 100 KHz se propaga de forma estable a grandes distancias siguiendo la circunferencia de la Superficie Terrestre (propagación poronda de tierra o de superficie). La velocidad de propagación (c) de una onda electromagnética de tierra depende de la conductividad del terreno.A esa frecuencia VLF también hay reflexión ionosférica (skywave). La reflexión ionosférica distorsiona la forma de los pulsos y altera las relacio-nes de fase dentro de cada pulso. Además tardan más tiempo en llegar al receptor que la onda de tierra, introduciendo un error en el receptor. Para evitar la contaminación por reflexión ionosférica, el receptor LORAN seleciona el paso por cero en el tercer ciclo de portadora dentro del pul-so como marca de instante de llegada (marca de TOA en el “tercer pico”). Seleccionar una TOA tan temprana asegura que la contaminación poronda de cielo no tiene tiempo a llegar, quedando su contaminación restringida a la cola del pulso (que no es relevante más que a efectos de se-paración entre pulsos, para lo que se impone una separación interpulso suficiente, 1ms al menos).La selección del tercer pico es un problema en sí mismo porque el receptor tampoco conoce el instante de comienzo del pulso. Para resolver elproblema el receptor compara la envolvente del pulso con una forma de envolvente almacenada en memoria. Cuando, por correlación, se deter-mina el tercer pico, se determina la fase de la señal (cero o pi radianes). Un control preciso de la forma del pulso en el transmisor también ase-gura que el paso por cero pueda ser identificado correctamente en el receptor.

La codificación en fase de la portadora en cada pulso asiste en la reducción de ruidos e interferencias en las medidas de diferencia de tiempos y tambiénayuda a distinguir entre las estaciones Maestra y Secundarias. En la ilustración,el signo + indica desfase 0 y el signo – indica desfase 180º. El patrón es repe-tido cada dos GRI’s. La codificación de fase determina si el primer pico en el pulso es de flanco de subida o de flanco de bajada.

2 2( )( ) ( ) exp( )sen(0.2 ) para <t<65+65

( ) 0 para t<

ti t A t t

i t

ττ π φ τ τ

τ

− −= − +

=

Forma del pulso almacenada en memoria:, t en µs, τ es Envelope to cycleDifference, ECD, o desplazamiento entre el inicio del pulso y el tercer pico,φ es el código de fase y 65 µs es el tiempo que tarda la cola del pulso en terminarse.


LORAN-C:– Precisión

LORAN-C asegura una precisión absoluta de entre 0.1 a 0.25 millas náuticas, dependiendo de dónde se encuentre el receptor dentro del Áreade Cobertura. La precisión absoluta define la posición geográfica del receptor (latitud y longitud), siendo la principal causa de error la dependen-cia de la velocidad de propagación de la señal (c) de la conductividad del suelo. La precisión de repetibilidad mide la capacidad del receptor de volver a visitar una posición visitada previamente usando el mismo sistema de navegación. La precisión de repetibilidad de LORAN-C es a veces tan buena como 18 m y usualmente mejor que 100 metros dentro del Área deCobertura.La precisión total también depende de la dilución geométrica de la precisión (GDOP, Geometric Dilution of Precision). El GDOP Loran es un nú-mero adimensional que expresa la sensibilidad de la precisión en la determinación del punto de intersección respecto a la diferencia de tiempos(TD) entre estaciones. Un GDOP, en un Área de Cobertura dada, aumenta con el ruido atmosférico y los errores de propagación de la señal. GDOP es función del gradiente de cada línea LOP (Line Of Position) y el ángulo con que se cortan dos LOP’s. Las líneas de GDOP constanteson aquellas en las que se espera que la precisión de la intersección sea la misma. Para una triada de estaciones se tiene que GDOP es:

1 2i2 2

1 2 1 2 1 2

2 cos( + )1 1 1 donde es el semi-ángulosen( + ) sen sen sen sen

subtendido por la estación i en la triada de estaciones y r es el coeficiente de corre-lación entre dos LOPs, tomado no

rGDOP φ φ φφ φ φ φ φ φ

= + +

1 2rmalmente a 0.5. ( + ) es el ángulo de cruce de dos LOPs.φ φ


LORAN-C:– Diagrama de Bloques Transmisor

Un transmisor LORAN es un generador de trenes de pulsos de precisión conectado a antenas de banda VLF. Las estaciones LORAN tienen sis-temas duplicados por redundancia. Los dos bloques principales son PATCO(Pulse Amplitude and Timing Controller) y TOPCO (Transmitter Operational Control). PATCO es el generador de trenes de pulsos de envolvente “gota de agua”. Toma la referencia de tiempos para la síntesis del tren de una batería de relojes atómicos. TOPCO es el controlador del sistema. El Half Cycle Generator (HCG) es el transmisor de potencia.potencia. En total hay 32 HCG’s en la configuración básica y proporcionan entre 400 a 1000 Kw en esa configuración.

Estación LORAN-CGrupo de Transmisores HDGRelojes Atómicos Referencia Generadores Señal PATCO


LORAN-C:– Diagrama de Bloques Receptor

La solución de navegación Loran es calculada en el computador del receptor. A partir de la medíción de dos TOA’s para una cadena dada, se plantea las ecuaciones de posicionamiento hiperbólico, que resuelve por linealización e iteración a partir de una estima inicial de posición.El punto de intersección resultado vendrá dado en coordenadas TD o coordenadas sobre curvas hiperbólicas, referidas a las posiciones de lasestaciones (memorizadas en la base de datos de estaciones del receptor). Como se tiene el modelo de la superficie de la Tierra WGS-84 ylas posiciones en coordenadas geográficas de las estaciones, es inmediato referir la posición de intersección desde coordenadas TD a geográ-ficas. Todos los receptores Loran operan en una secuencia de cuatro estados:1. Inicialización: selección por estima GRI (la más cercana), estimas de TD’s de Secundarios en la cadena elegida, ajuste de filtros de inter-

ferencia y limitadores de amplitud y la determinación de la estación más potente de entre las medidas.2. Acquisición de Señales: Se buscan y localizan las estaciones de la GRI seleccionada por estima. Un receptor localizará las señales de

cada estación en intervalos temporales (slots) que se repiten con el GRI. 3. Identificación de la marca de tiempo para TOA: se busca el tercer pico en cada grupo de pulsos, evitando el eco ionosférico.4. Seguimiento : Consiste en mantener sincronizado el reloj del receptor respecto a la señal de tiempo de la Maestra (la señal de

tiempo de la Maestra es simplemente el primer tercer pico de su primer pulso). Esta sincronía es esencial para poder mantener la escuchade los trenes de pulsos de la Cadena ya que la multiplexión del canal de transmisión es TDMA.


LORAN-C:– Cobertura LORAN


LORAN-C:– e-Loran

e-LORAN es el acrónimo para Enhanced LORAN. Se trata de un sistema LORAN con la última tecnología en receptores, antena y transmiso-res. Su misión es servir como respaldo y complemento para GPS (típicamente para dar la posición semilla del cálculo iterativo de pseudodis-tancia). e-LORAN permite precisiones de 8 a 20 metros y puede servir como referencia global de frecuencia de alta precisión así como señal UTC concobertura global. Cada transmisor emplea 3 relojes atómicos de Cesio de última generación, conectados a receptores GPS y por tanto sincroni-zados al tiempo GPS. Los receptores e-LORAN calculan su posición a partir de todas las estaciones que reciben (hasta 40), no sólo las de una cadena, lo que redunda en mejor precisión y mayor cobertura efectiva. Además cuentan con un tratamiento de errores más evolucionado.

Rockwell Collins y Locus están trabajando en un navegador integrado GPS/LORAN denominado GLIP (GPS/LORAN Integration Processor) y enun navegador integrado GPS/Loran/Inercial.Los resultados son excelentesporque los tres sistemas se complementan. En el caso de la combinacióncon el Inercial se tiene una solución de navegación de largo alcance con ausencia de fallos de cobertura para la solución de posicionamiento perió-dico (GPS/LORAN) porque LORAN actúa como respaldo de GPS en situa-ciones de GDOP bajo o de cobertura reducida.


GPS:– Principio de Operación

Se organiza en tres segmentos: el segmento de Tierra determina las efemérides de la constelación, el segmento orbital es la constelación yel segmento de usuario es el receptor. El receptor computa su posición usando la técnica de Medida de Distancia en Radial por Retardo.Opera a partir de una constelación de 24 satélites en órbitas heliosíncronas. Todos los satélites emiten señales en la misma banda de frecuen-cias (UHF, banda L, transmisión en línea de mira), organizándose la multiplexión mediante CDMA (Code Division Multiplexing Access). La trans-misión se organiza como datagramas, con una marca de tiempo al inicio del datagrama. Cada datagrama contiene información de identificación del satelíte (código CDMA, bien C/A, Coarse/Acquisition, bien P , Precise), información orbital del satélite actualizada (Efemérides) e infor-mación de estado de operatividad, fecha y hora y parámetros orbitales aproxima-dos (Almanaque).

NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System) o GPS para abreviar es un sistema de navegación y posicionamiento por satélite, pagado y controlado por el departamento de Defensa de Estados Unidos (DoD). Aunque se usa ampliamente en el campo civil, el sistema fue para diseñado para y es controlado por el ejército estadounidense. GPS proporciona señales de radio codificadas, enviadas desde satélite que, procesadas en un receptor GPS, permiten a éste determinar su posición, velocidad y hora exacta. Se emplean señales de un mínimo de 4 satélites para calcular posiciones en tres dimensionesy el error de tiempos en el reloj del receptor.



El receptor GPS, a partir de las señales de los satélites, puede determinar con precisión su posición instantánea, su velocidad y la hora exacta coordinada para toda la Tierra (UTC, Universal Coordinated Time).

La Posición se determina mediante múltiples medida de pseudodistancia en una ronda única de medida. Las medidas de pseudodistancia se emplean junto con las estimaciones de la posición de los satélites obtenidas a partir de datos orbitales (datos de efemérides) enviados por cada satélite. Los datos orbitales permiten al receptor calcular la posición de los satélites en tres dimensiones en el instante en que enviaron sus señales respectivas. Cuatro satélites (navegación normal) son usados para determinar las tres coordenadas de posición y el tiempo. Las coordenadas de posición se calculan en el receptor en el sistema ECEF XYZ (Earth Centered Earth Fixed). El tiempo es usado para corregir elerror del reloj del receptor, permitiendo así que éste emplee un reloj simple (por oposición al reloj atómico de los satélites).

La posición de cada satélite en XYZ se calcula a partir de cuatro medidas de pseudodistancia, la corrección de reloj y los datos de efemérides. La posición del receptor se calcula a partir de las posiciones de los satélites, las pseudodistancias medidas (corregidas con los datos de error de reloj de cada satélite, retrasos ionosféricos y efectos relativistas) y una estimación de posición del receptor (normalmente la última posición calculada del receptor).

En caso de un reloj en el receptor perfecto bastarían tres satélites paradeterminar la posición. En la práctica eso es imposible, de modo que con tres satélites sólo es posible calcular una posición bidimensional(latitud y longitud) conocida la altura. Eso es posible sobre el mar o en aeronaves equipadas con altímetros. Con cinco o más satélites se obtieneposición, tiempo y redundancia de datos para corregir errores. Mássatélites pueden reducir los errores y permitir la detección de señalesfuera de rango en determinadas circunstancias.

La Posición en ECEF XYZ es convertida dentro del receptor a coordenadasgeodésicas: longitud, latitud y altura sobre el elipsoide terrestre. La latitud y lalongitud se entregan según el modelo de la superficie de la Tierra WGS-84. Se puedeajustar el receptor para convertir los datos a geodésicas según otro modelo de superficieterrestre. Un error de cientos de metros puede resultar de un modelo erróneode superficie.


GPS:– Principio de Operación:

La Velocidad se calcula a partir del cambio de posición a lo largo del tiempo, a partir de las frecuencias Doppler de las señales de satélite o ambos.

El Tiempo se calcula en Hora de Satélite, Hora GPS y UTC.

La Hora de Satélite se mantiene en cada satélite. Cada satélite contiene cuatro relojes atómicos (dos de cesio y dos de rubidio). Los relo-jes de cada satélite son monitorizados y resincronizados periódicamente desde Control de Misión para mantener una sincronía de 1 milisegun-do respecto al tiempo GPS. En el mensaje de cada satélite hay bits de corrección para resincronizar el reloj del receptor con el tiempo GPS.La Hora de Satélite se obtiene en el receptor a partir de las señales GPS. Subtramas de datos son recibidas cada seis segundos y sirvenpara resolver el día de la semana con un error de 6 segundos. El flujo de datos de navegación (señal de 50 Hz) se alinea con las transiciones del código C/A de modo que el tiempo de llegada de cada flanco de un bit de datos de navegación sirve para calcular la pseudodistancia con un error de 1 milisegundo. Se puede mejorar ese error hasta una fracción de milisegundo mediante medidas de flanco de subida de los bits del código C/A. Correlacionando la hora de varios satélites y una solución de posición del receptor se puede ajustar la precisiónde la hora de satélite en el rango de error de decenas de microsegundos. La Hora de Satélite se transformaen Hora GPS en el receptor.

La Hora GPS se calcula promediando la Hora de los Satélites y la señal detiempo del reloj del receptor. La Hora GPS se mide en semanas y segundos desdelas 24:00:00 del 5 de Enero de 1980 y se mantiene sincronizada con UTC dentro deun error de 1µs. La Hora GPS no tiene segundos de adelanto periódico y portanto adelanta varios segundos respecto a la hora UTC (que se ajusta variossegundos alaño para coincidir con la hora astronómica, menos precisa)

La Hora UTC se calcula a partir del tiempo GPS utilizando parámetros de corrección UTC enviados en el mensaje de navegaciónpor cada satélite. Se puede decir que UTC se transmite mediante laseñal GPS.



i i iP R L= +

i iL c eτ= ⋅ +

2 2 2iP ( ) ( ) ( ) , i=1,...,4i i i iSVx x SVy y SVz z c eτ= − + − + − + +

2 2 20 i i i( ) ( ) ( ) x y z i i i i i i iP SVx x SVyY y SVz z c e R Dx Dy Dz Dt c eτ τ= − + − + − + ⋅ + − ∆ − ∆ − ∆ − ⋅ ⋅ +

0 0 0

[ , , 1 ] con i=0,...,3i i ii i i i

i i i

SVx Rx SVy Ry SVz RzA Dx Dy Dz DtR R R

− − −= = = = = −

2 2 20 0 0 0( ) ( ) ( ) , x= x , = y , = zi i i iR SVx Rx SVy Ry SVz Rz x y y z z= − + − + − ∆ − ∆ − ∆ −

GPS es un sistema de posicionamiento radio mediante el método de Medida de Distancia en Radial por Retardo. Conocidas las posiciones detres satélites y determinando las distancias entre estos y el receptor, a partir de la medida de los tiempo empleados por las señales de RF enrecorrer las respectivas líneas de mira, se calculan tres esferoides cuya intersección es la posición del observador, en el mismo sistema de coordenadas en que se hayan expresado las posiciones de los satélites. Los receptores no transportan relojes tan precisos como los satélites, apareciendo un error de sincronía temporal que obliga a la medida delretardo en la radial de un cuarto satélite. Las distancias pasan a llamarse pseudodistancias debido al error:donde Li es la distancia equivalente debido la deriva τι del reloj del receptor y otros retrasos de propagación ei en la medida del satélite iésimo:

Se establece un sistema de cuatro ecuaciones con cuatro incógnitas cuya resolución permite establecer la posición del observador. En coorde-nadas ECEF , con (x,y,z) la posición desconocida del receptor y las (SVxi,SVyi,SVzi ), i=0,...,3 las 4 posiciones de los 4 satélites, resultan:

Para resolver las ecuaciones, se linealizan por Taylor respecto de una posición (Rx,Ry,Rz) conocida o estimada y se itera la solución por mínimoscuadrados del sistema linealizado hasta que converge a un vector de posición.

donde la matriz 4x4 A se denomina matriz de geometría. Las posiciones de los satélites son calculadas en el receptor a partir de los datos de susefemérides, en coordenadas ECEF (Earth Centered,Earth Fixed). Por tanto la solución de posicionamiento quedará expresada también en coordenadas ECEF.Se puede calcular la velocidad de desplazamiento del receptor a partir de la derivada de la trayectoria obtenida iterando la solu-ción de posición en el tiempo y también a partir del desplazamiento Doppler de la señal recibida del satélite .



2 2 2 20 0 0 0

2 2 2 21 1 1 1

2 2 2 22 2 2 2

2 2 2 23 3 3 3

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

X X Y Y Z Z r c

X X Y Y Z Z r cX X Y Y Z Z r cX X Y Y Z Z r c

τ

τττ

− + − + − = −

− + − + − = −− + − + − = −− + − + − = −

2 2

Latitud Receptor cos X YarcR

θ += =

Longitud Receptor= = arctan XY

α



Para determinar la posición instantánea de un satélite, el receptor ha de resolver el problema de dos cuerpos. A partir de los datos de efeméri-des recibidos en el mensaje de navegación el algoritmo es:1. Se elige un sistema de coordenadas ECI (Earth Centered Inertial o Astronómico). Lo más cómodo es elegir el ECI coincidente con el siste-ma de coordenadas ECEF (Earth Centered Earth Fixed, corrotatorio con la Tierra) a las 0:00:00 de la fecha de almanaque enviada por el satéliteen el mensaje de Navegación.2. Se plantea la ecuación de Kepler para determinar qué órbita elíptica corresponde a los datos de efemérides3. Se determina la posición del satélite en la órbita a partir de los datos del almanaque en el mensaje de navegación.4. Se transporta la posición en la elipse (declinación, ascensión recta, distancia al centro de la Tierra) al sistema de coordenadas ECI5. A partir del modelo de superficie de la Tierra WGS-84 y la hora UTC, se rota el sistema de coordenadas ECI un ángulo Ωet con Ωe la velo-de rotación de la tierra y t el tiempo UTC transcurrido desde las 0:00:00 de la fecha de almanaque.

Ninguno de los 5 pasos anteriores necesita de la posición del receptor, así que puede realizarse en el receptor a partir de los datos del mensajede navegación, previo al cálculo de pseudodistancias. El cómputo de posición ECEF se repite para cada uno de los cuatro satélites localizados.



Las coordenadas ECEF de posicionamiento del receptor obtenidas al resolver las ecuaciones de pseudorango se transforman a coordenadas geográficas para posiciona-miento sobre la cartografía local.

Los satélites emiten dos señales, Link 1, o L1 a una frecuencia central de 1575.42 MHz y Link 2, o L2, centrada en 1227.6 MHz, ambas en la banda L. Se emiten dos señales a frecuencias diferentes para poder comparar entre ellas y resolver el retardo ionosférico.La portadora L1 tiene dos componentes: el primero transporta el código pseudoaleatorio P (Precise) mientras que el segundo, desfasado 90º, transporta el código pseudoaleatorio C/A (Coarse/Acquisition). La portadora L2 sólo transporta el código P. Ambos códigos, a su vez, están mo-dulados con el mensaje de datos de navegación, un flujo de bits (bitstream) a 50 bits por segundo.

Los códigos pseudoaleatorios y el mensaje de navegación son modulados en las portadora mediante la técnica BPSK (Binary Phase ShiftKeying). Esta modulación cambia la fase de la portadora en 180º cada vez que hay un cambio de estado en los códigos o los datos de navega-ción.

Los códigos pseudoaleatorios y el mensaje de navegación son una secuencia de 0’s y 1’s (bitstream). Un código pseudoaleatorio y el mensaje de navegación se suman mediante la operación XOR. El bitstream resultante es convertido a una secuencia de cambios de fase de 0º ó 180º de la portadora. La representación equivalente es una modulación en amplitud de ±1:


GPS:– Características de la Señal

1 1 01 1 01

2 2 02

( ) ( )cos(2 ) 2 ( ) ( ) (2 )

( ) ( ) cos(2 )2

L L L

L L

S AP t D t f t AC t D t sen f tAS P t D t f t

π φ π φ

π φ

= + + +

= +

donde A es la amplitud de portadora, P(t) y C(t) son los códigos P y C/Arespectivamente y D(t) es el bitstream del mensaje de navegación. Las señales SL1, SL2 no son coherentes en fase entre sí.

El código C(t) se repite por completo cada 1023 bits (1 ms) y sirve como identi-ficador de cada satélite. El código C(t)modula la portadora L1, extendiendo suespectro sobre un ancho de banda de 1 MHz.El código P(t) se repite por completo cadasiete días y emplea un bitstream a10 Mbits/s.En el modo de Disponibilidad Selectiva(SA, Selective Availability), se codificael código P(t) con otro código secreto(código Y).


GPS:– Precisión

Los errores en el cálculo de la pseudodistancia a un satélite GPS son una combinación de ruido, sesgos y fallos.

Los errores de ruido son el efecto combinado de ruido de código de encriptación PRN (sobre 1 metro) y ruido de la electrónica del receptor (sobre 1 metro)

Los errores de sesgo provienen principalmente de la Disponibilidad Selectiva (Selective Availability)-Selective Availability (SA)

-SA es una degradación intencionada en la señal de posicionamiento mediante un sesgo variable en el tiempo. SA se controla por elministerio de defensa estadounidense (DoD) para limitar la precisión a usuarios civiles. La precisión potencial del código C/A (sobre 30 m) se degrada a 100 m (dos desviaciones estandar). Desde el año 2000 el DoD no activa el SA salvo en crisis internacionales.-El sesgo SA de la señal de cada satélite es diferente y por tanto la posición resultante es función del sesgo SA combinado. Debido a que el sesgo tarda unas pocas horas en repetirse, los receptores no pueden eliminarlo en un periodo inferior a varias horas. Este largo periodode sesgo SA impone que las correcciones diferenciales (GPS diferencial) deben actualizarse en un periodo inferior al sesgo de SA (y otroserrores de sesgo).

-Otras fuentes de errores de sesgo-Errores de Reloj de Satélite uno corregidos por Control de Misión pueden producir un error de 1 metro.-Errores en los datos de Efemérides:: 1 metro

-Retrasos de Propagación Troposféricos: 1 metro. En la troposfera (desde el suelo hasta 8-13 km) hay cambios en temperatura y hume-dad que afectan a la propagación de la señal UHF del satélite.

-Retrasos Ionosféricos Imprevistos: 10 metros. La ionosfera se sitúa de 50 a 500 km y se compone de aire ionizado que afecta a la pro-pagación de la señal UHF. El modelo de transmisión ionosférica en el receptor es capaz de compensar la mitad de un posible error en el tiempo de llegada de hasta 70 ns, dejando un error residual de 10 metros

-Multirreflexiones: 0.5 metros. Las multirreflexiones de la señal de UHF cerca del receptor (pocos km) interfieren con la señal principal (quesigue la línea de mira entre el satélite y el receptor). Es difícil de evitar, sobre todo en ambientes urbanos.

Los Fallos pueden producir errores de cientos de km.-Errores de Control de Misión debidos a las computadoras o a los operadores causan errores desde 1 metro hasta cientos de metros. -Errores de Usuario como selección incorrecta de datos geodésicos iniciales provocan errores desde 1 metro hasta cientos de metros.-Errores de Receptor provenientes de fallos de software y/o hardware pueden causar errores de cualquier

Los errores de Ruido y de Sesgo se combinan, resultando en errores de posicionamiento típicos en el cálculo de la pseudodistancia al satélite del orden de 15 metros por cada satélite usado en el cómputo de posición

La solución de posicionamiento GPS, como se ha visto, es la solución de un problema de míni-mos cuadrados. La exactitud de posicionamiento viene fijada por dos factores: la calidad de la medida y la geometría satélite-usuario. La calidad de la medida está fijada por la varianza delerror de medida, σ2

medida. La geometría satélite-usuario viene establecida por la matriz A, que,almultiplicar a todas las medidas, genera un error (matriz de covarianzas) que puede ser mayor que la suma individual de los errores de cada medida.Si, por ejemplo, las tres medidas de posición imprescindibles se realizan en tres direcciones per-pendiculares, la desviación normalizada en el error de posicionamiento es la misma que la des-viación en el error de medida de distancia a cada satélite. Por el contrario, si las medidas de dis-tancia no son ortogonales o hay más de tres medidas se tiene que el error de posición del recep-tor puede ser ligeramente menor o mucho mayor que el error en cada medida de distancia.Hay varias formas de evaluar el tamaño relativo de la matriz de covarianzas. La más simple de ellas es la Dilución Geométrica de Posición (GDOP, Geometric Dilution of Precision) porque se puede estimar simplemente a partir de las posiciones de los satélites.Formalmente hablando, el error GDOP es:

Se demuestra que el GDOP puede evaluarse a partir del volumen de un prisma:El volumen de laforma descrita (un prisma) por los vectores unitarios desde el receptor hacia los satélites empleados en un posicionamiento es inversamente proporcional al GDOP

-GDOP Grande, Un valor grande de GDOP proviene de un volumen pequeño del prisma devectores unitarios y eso significa que las posiciones del conjunto de satélites elegidos son similares.-GDOP Pequeño: , aResulta un valor pequeño de GDOP y por tanto una buena precisión silos satélites elegidos están en posiciones muy diferentes. -Un GDOP pequeño teórico puede resolverse en uno grande si hay mala visibilidad:El GDOP teórico se calcula de los almanaques, pero las medidas reales necesitan que los satélites estén en línea de mira. El GDOP real será grande con mala visibilidad a pesar de que la posición de los satélites sea óptima ya que no serán recibidos los datos.


GPS:– Precisión

2 1 2medida medidaEstima Error Geométrico = ( )TTraza A A GDOPσ σ− ≡


GPS:– Precisión

Existen otros estimadores de error acu-mulado debido a la matriz de geometríaA. Entre ellos tenemos el PDOP (Position DOP) y el TDOP (Time DOP) que son componentes del GDOP (GeometricDilution Of Precision).

0 0 0 0

1 1 1 1

2 3 2 2

3 3 3 3

Dx Dy Dz DtDx Dy Dz Dt

ADx Dy Dz DtDx Dy Dz Dt

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

1

00 11 22

33

( )

( )

TP A A

GDOP Traza P

PDOP P P P

TDOP P

−=

=

= + +

=


GPS:– Precisión

Las cifras de precisión expuestas corresponden precisiones del 95%, es decir, un valor de error de precisión de dos desviaciones típicas res-pecto a la posición real de la antena del receptor. En muchos casos (aunque no todos), las cifras de error son menores.

Servicio de Posicionamiento Preciso (PPS, Precise Positioning Service )El servicio PPS sólo es accesible a usuarios autorizados por el DoD, con el equipo de criptografía y claves necesarios. Típicamente se trata de usuarios gubernamentales de paises aliados de EE.UU. .

Precisión Predecible PPS1. Precisión Horizontal de 22 metros.2. Precisión Vertical de 27.7 m.3. Precisión en tiempo UTC de 200 ns.

Servicio de Posicionamiento Normalizado (SPS, Standard Positioning Service)Desde 1984 los usuarios civiles del mundo entero pueden usar el servicio SPS sin restricciones. Todos los receptores GPS emplean este servicio (quedando el uso de PPS limitado a receptores muy específicos). La precisión del SPS está degradada intencionadamente por el DoD mediante el uso de la Disponibilidad Selectiva (SA, Selective Availability).. Desde el año 2000 el DoD no realiza una degradación in-tencionada salvo situación de crisis internacional, por lo que los usuarios civiles pueden conseguir precisiones parecidas al servicio PPS.

Precisión Predecible SPS (con SA activada)1. Precisión Horizontal de 100 metros2. Precisión Vertical de 156 metros3. Precisión en tiempo UTC de 340 ns


GPS:– Mensaje de Navegación

El Mensaje de Navegación GPS se transmite como una modula-ción a 50 bits/seg sobre el código pseudoaleatorio. Una vez demodula-do, se divide en tramas formadas por una cabecera TLM, otra cabeceraHOW y un mensaje de datos (5 tipos posibles). En total cada trama tiene300 bits divididos en 10 palabras de 30 bits (incluidas las palabras TLMy HOW), para una duración total de 6 segundos.Las dos palabras de cabecera son generadas por el satélite y el mensajede datos es enviado por Control de Misión. La palabra TLM o Telemetríadispone de un preámbulo de sincronización que permite al receptor GPSdeterminar el tiempo de recepción. El resto de datos de Telemetría son destinados a Control de Misión.La palabra HOW o Hand Over Word sirve para que el receptor GPS esta-blezca el tiempo GPS. El resto de datos en HOW sirve para informar al receptor de cuántos datos siguen en la subtrama (cuántos datos hay enel mensaje de datos). Tanto la palabra TLM como la palabra HOW termi-nan con bits de paridad para chequear errores de transmisión.Cada 30 segundos el receptor recibe reciben los mensajes 1 a 5. Los mensajes 1, 2 y 3 transportan información de sincronización del reloj y los datos de efemérides de cada satélite y se repiten (actualizados), en cada bloque de 30 segundos. Los mensajes 4 y 5 contienen datos de almanaque, UTC y de ionosfera del satélite que está emitiendo y tambiéndel resto de la constelación. Por ese motivo hay en total 25 mensajes de tipo 4,5 diferentes. Por tanto en cada bloque de 30 segundos se transmiten datos actualiza-dos del satélite y datos del resto de la constelación. Como el sistema admite hasta 25 satélites activos, el mensaje total de navegación dura 12.5 minutos. Los datos de Corrección del Reloj (mensaje 1) describen el estado del reloj del satélite y su sincronía con el tiempo GPS.Los datos de Efemérides (mensajes 2,3) describen la órbita del satélite para segmentos cortos de su trayectoria. Normalmente un receptor reco-pila nuevos datos de efemérides cada hora, aunque puede emplear datosde hasta hace cuatro horas sin mucho error.


GPS:– Mensaje de Navegación Los parámetros de efemérides se utilizan en un algoritmo que computa

con precisión la posición actual del satélite en su órbita, dentro del perio-do de validez (actualización) de esas efemérides. Conocer con precisión la posición actualizada de cada satélite es esencial para resolver el algo-ritmo de posicionamiento.

Los datos de Almanaque proporcionan los datos orbitales nominales de to-dos los satélites de la constelación (aparte de otras informaciones de esta-do operativo de cada satélite). Existe un almanaque por satélite, actualizadomás o menos una vez por semana por Control de Misión. Cada almanaque describe la órbita aproximada de un satélite durante un periodo válido hasta varios meses (en algunos casos). Con los datos orbi-tales aproximados se puede inicializar el receptor con una posición aproxi-mada y una frecuencia Doppler de portadora (ya que los satélites se mue-ven, habrá un desplazamiento Doppler de la frecuencia de portadora) apro-ximada para cada satélite de la constelación. Esta inicialización simplifica mucho la tarea posterior de refinar los datos mediante los mensajes 1 al 3.

Cada almanque incluye un modelo actualizado de la ionosfera que per-mite al receptor compensar el retraso de fase inducido por la propagación de la señal a través de la ionosfera, para cada satélite y en cualquier loca-lización y hora.

Cada Satélite envía en su almanaque la corrección necesaria parasincronizar la hora GPS con la hora UTC. Con esta corrección el receptor puede sincronizarse a UTC con un margen de error de 100 ns.

Además en cada almanaque hay datos del estado de operatividad delsatélite y otros detalles de funcionamiento del segmento orbital.

ALMANAC FOR SATELLITE 2 :PRN number for data ............. 2Health of SV .................... 0Reference Week of Almanac ....... 797Eccentricity .................... 0.0139475Corr: inclination angle (rad) ... 0.00254631Mean Anomaly @ ref time (rad) ... -1.04289Argument of Perigee (rad) ....... -2.56822Rate right ascension (rad/sec) .. -8.08034E-09Right ascension @ ref time (rad) 1.74861Sqrt semi-major axis (m^1/2) .... 5153.62Clock correction term 1 ......... -0.00015831Clock correction term 2 ......... -3.63798E-12Reference time almanac .......... 466944Semi-Major Axis (meters) ........ 2.65598E+07Corrected Mean Motion (rad/sec) . 0.000145858Inclination angle (rad) ......... 0.950477


GPS:– Mensaje de Navegación


GPS:– Segmento Orbital

El Segmento Orbital está compuesto por los satélites GPS, enviando señales UHF a la Tierra

La constelación GPS Operativa mínima consta de 24 satélites que orbitan la Tierra cada 12 horas. Se emplean órbitas circulares heliosíncro-cronas por dos motivos: una órbita circular permite resolver el problema de Kepler para cada satélite de un modo más simple y es más fácil predecir cuántos satélites son visibles sin más que mirar la hora del día (ya que se ven como si “siguieran al Sol”. Las órbitas heliosíncronas y la altitud orbital elegidas hacen que cada satélite repita aproximadamente las mismas líneas sobre el suelo (al girar la Tierra bajo ellos), más o menos cada 24 horas (con 4 minutos de adelanto cada día), con lo que, aproximadamente, se asegura que para un receptor dado en un instante y posición dadas siempre reciba señal de los mismos satélites.

Existen 6 planos orbitales (con al menos 4 satélites en cada plano), espaciados 60º entre ellos e inclinados 55º respecto al plano ecuatorial.Estas disposiciones de los planos orbitales aseguran que el receptor, desde cualquier punto de la Tierra, pueda recibirseñal de entre 5 a 8 satélites.


GPS:– Diagrama de Bloques del Transmisor

La “carga de pago de navegación” (navigation payload) en un satélite NAVSTAR GPS consta de:

Antena Transmisora de Red de FaseCuatro relojes atómicos, dos de cesio y dos de rubidioProcesadores de señal de banda baseEquipo de modulación en RF

El procesador de banda base genera los códigos pseudoaleatorios para la multiplexión CDMA (Code Division Multiplexing Access) o “Spread Spectrum”. Se usa CDMA porque no exige una sincronía temporal entre transmisores, da gran robustez frente a interferencias y multipath y permite transmitir una señal fácilmente enmascarable con el ruido ambiente (señal discreta por motivos militares). El uso de una técnica de multiplexión es obligatoria para evitar interferencias entre los satélites o en el receptor del segmento de usuario, ya que todos los satélites emplean la misma banda de frecuencias. El procesador de banda base también genera la señal de 50 bits por segundo que codifica el mensaje de navegación.


GPS:– Segmento Terrestre

El Segmento de Control o Control de Misión se compone de un conjunto de estaciones de seguimiento de satélites locali-zadas por todo el mundo.La estación de control Maestra se sitúa en Colorado (Schriever Air Force Base). Estas estaciones de monitorización midenlas señales enviadas por los satélites con el objeto de refinar los modelos de órbita de cada satélite. Estos modelos sirvenpara calcular datos orbitales precisos (Efemérides) y correcciones a los relojes atómicos de a bordo. La estación Maestraenvía (“upload”) los datos de corrección de reloj y de efemérides hacia cada satélite. Cada satélite, a su vez, envía subcon-juntos de estos datos hacia los receptores de GPS usando las portadoras de UHF L1 y L2.


GPS:– Diagrama de Bloques de Control de Misión

La Master Control Station (MCS) o Control de Misión es la instalación de seguimiento y control en Tierra que gestiona las maniobras orbitales de los satélites y proporciona los mensajes de navegación (efemérides y almanaques). Las maniobras orbitales se generan para una solución de navegación del satélite, a partir del modelo de fuerzas que actúan sobre éste (gravedad del Sol y la Luna, mareas gravitatorias de la Tierra, etc). Se opera en coordenadasinerciales a partir de un modelo de perturbación respecto a la órbita nominal y luego se transforman las posicio-nes calculadas alsistema de referencia ECEF.Cada MCS tiene varios receptores de señal GPS llamados MS (Monitor Stations). Cada MS miden pseudodistancias y reciben mensajes de na-vegación con dos propósitos: para estimar las posiciones orbitales de los satélites (con objeto de simplificar la tarea de punteria a los radares de seguimiento orbital en Tierra) y para monitorizar la calidad de los mensajes de navegación y tiempo enviados por la constelación a los usuarios.


GPS:– Segmento de Usuario

El Segmento de Usuario GPS consiste en los receptores GPS y la comunidad de usuarios. Los receptores GPS transforman la señal de satéliteen estimas de posición, velocidad y hora, requiriéndose señales de 4 satélites para computar X,Y,Z y tiempo (hora). Los receptores GPS se emplean para navegación, posicionamiento, diseminación de la hora UTC e investigaciones (entre ellas investigaciones geodésicas y de la ionosfera).

La Navegación en tres dimensiones es la misión primaria para el GPS. Los receptores de Navegación se emplean en aeronaves, barcos, vehículos terrestres y receptores personales de mano (incluyendo su uso en teléfonos móviles).Se puede conseguir un posicionamiento de alta precisón (cm) utilizando receptores GPS en posiciones de referencia que proporcionen

correcciones y datos de posicionamiento relativo para otros receptores remotos. Se emplean para redes de sismología y geodesia.Otro uso de GPS es la diseminación de la hora UTC y de un patrón de frecuencias, a partir de los relojes atómicos a bordo de los saté-lites corregidos e intersincronizados por Control de Misión. Esas señales de hora y frecuencia de alta precisión se emplean en observa-torios astronómicos, sistemas de telecomunicaciones y patrones de laboratorio.Investigación Ionosférica: La señal GPS debe atravesar la ionosfera y por tanto existen modelos muy precisos en el receptor paracorregir la distorsión ionosférica. Se puede decir que las señales GPS están monitorizando continuamente y desde múltiples ángulos la ionosfera, con lo que el estudio de las distorsiones de la señal es un método directo para estudiarla. La importancia de la ionosfera en comunicaciones de largo alcance (HF, SatComm) es crítica ya que o bien se usa como espejo (rebotes de HF en onda de cielo) o hay quepasar señales a través de ella (SatComm).


GPS:– Diagrama de Bloques del Receptor

Un circuito de cerrojo de fase (Phase Locked Loop) captura de la fase de la portadora (bien en un ciclo positivo, bien enun ciclo negativo, un cerrojo bifase). Asegurado el seguimiento de la fase es posible demodular el mensaje de navegación de 50 Hz a partir de la portadora. El mismo circuito PLL sirve para medir y seguir la frecuencia de portadora con lo que se puede medir el desplazamiento Doppler en frecuencia, útil para calcular la velocidad del receptor.


GPS:– Proceso de Señal en el Receptor

La posición de inicio del código PRN en el receptor en el instante de correlación total con el código en memoria es el ins-tante de llegada (Time of Arrival, TOA) del código PRN en el receptor. Este TOA es una medida de la distancia al satélitemás un error (offset) determinado por el retraso del reloj del receptor respecto al tiempo GPS (mas otros errores). EsteTOA es el que se emplea para calcular la pseudodistancia.


GPS:– Proceso de Señal en el Receptor

Si el receptor compara cono un código PRN distinto al enviado por el satélite, la correlación es nula.Cuando el receptor comienza a comparar con el mismo código que ha sido enviado por el satélite, se empieza adetectar potencia de señal.

Si los códigos del receptor y la señal del satélite se ali-nean completamente, la señal portadora de espectro expandido se “comprime” y se detecta toda la potenciade la señal.

El receptor GPS emplea la potencia de señal detectada en la señal correlacionada para alinear el código C/A en el receptor con el código de la señal del satélite. Normalmente se compara posteriormente otra vez para asegurarse de que se realiza correctamente el seguimiento del pico de correlación..

La idea tras el GPS Diferencial consiste en corregir los errores de sesgo comparando la posición conocida de un receptor de referencia con la solución de posicionamiento ofrecida por el sistema GPS. Esa comparación permite calcular una corrección de pseudodistancia para la pseudo-distancia medida a cada satélite:


GPS Expandido:– GPS Diferencial

0, 0 0

( )( ) ( ) ( ) ( )ii correc i i

d P tP t P t P t t tdt

δδ= + + −donde δPi y dδPi/dt son las correcciones para cada satélite i en su instante de apli-cabilidad t0 . Las correcciones son enviadas por radiodifusión a todos los receptoressuscritos al DGPS para que puedan realizar a su vez correcciones. Con este senci-llo mecanismo es posible corregir la degradación intencional SA, obteniéndose una

precisión típica de posicionamiento del orden de 1-10 m (contra los 100 m del posicionamiento degradado con señal C/A). En ausencia de degra-dación SA, el GPS viene a dar una precisión puntual similar al del DGPS. La ventaja para DGPS está en que mantiene la precisión repetidamen-te en todas sus medidas, lo que no ocurre con GPS aún en su mejor caso (PPS).Las correcciones diferenciales deben ser actualizadas a mayor tasa que cualquiera de los tiempos de correlación de los sesgos. Por ejemplo, deben enviarse correcciones más rápido que el tiempo de correlación de SA. En la práctica esto significa enviar una corrección cada 15 segun-dos o menos. DGPS puede eliminar los errores comunes al receptor de referencia y al receptor del usuario. La parte de error compartido entre elreceptor de referencia y un receptor de usuario será tanto mayor cuanto menor sea la distancia entre ambos (interdistancia típicamente menor de100 km). La interdistancia es importante porque implica que ambos receptorescomparten esencialmente los mismos satélites, el mismo GDOP e idénticosegmento de la ionosfera.Existen dos modalidades de DGPS: DGPS local y DGPS extenso:

En DGPS local (o Local Area Augmentation System, LAAS) la interdis-tancia es inferior a 100 km, existiendo una estación de referencia local. EnEuropa el sistema DGPS Local se denomina RASANT (Radio Aided Satelli-te Navigation System) y envía las correcciones DGPS a través del sistema RDS (Radio Data System) de los canales de radiodifusión de FM. Adicional-mente en los aeropuertos empiezan a instalarse sistemas LAAS específicospara aproximaciones (Categoría I por ahora).

En DGPS expandido (o Wide Area Augmentation System, WAAS) laradiodifusión se realiza mediante satélites de comunicación geoestacio-narios, típicamente la cadena Inmarsat. Hay dos particularidades:

1. En WAAS hay un conjunto (malla) de estaciones de referencia en tierra quemandan sus correcciones a una estación central. La estación central elabora unamalla de correcciones (segmentos de 5ºx5º sobre un mapa UTM) y la difunde por el canal geoestacionario. Cada receptor elige las correcciones


GPS Expandido:– GPS Diferencial

de la malla más próximas a su posición GPS. De este modo se resuelve el problema de la interdistancia.

2. La señal de corrección se manda desde la estación central hacia la red de satélites geoestacionarios. Estos a su vez difunden las correccionesdentro de su área de cobertura empleando el mismo tipo de portadora L1 que un satélite GPS normal. Con este proceder se permite reutilizar la electrónica del receptor GPS.

Además, los satélites de comunicaciones para WAAS también transmiten una señal de navegación GPS por lo que pueden utilizarse para suplementar el sistema (con el añadido de que siempre están en la misma posición relativa respecto al receptor por lo que es más simple el cál-culo de su posición orbital).

En Estados Unidos el DGPS expandido se denomina WAAS, en Europa se conoce como EGNOS (Euro Geostationary Navigation OverlayService) y en Japón como MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System). WAAS-USA y MSAS emplean la red de satélites de comuni-cación INMARSAT. EGNOS también usa transpondedores a bordo de satélites INMARSAT y reciéntemente ha puesto en servicio un nuevoSatComm (ARTEMIS) específico para EGNOS (entre otras misiones). INMARSAT (International Maritime Satellite Organization) es el nombre dela organización que mantiene el servicio de satélites geoestacionarios para comunicaciones marítimas y aéreas.

Areas de Cobertura de WAAS-USA Inmarsat en Otoño 2006 Errores típicos solución DGPS Local

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