SISTEMA GLOBAL DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE

Se describirán las principales características del Sistema Global de Navegación por Satélite (con sus siglas en inglés, Global Navigation Satellite system, GNSS)

La navegación aérea ha ido evolucionando desde sus comienzos pasando de sistemas autónomos a la aeronave algo rudimentarios como eran la navegación celeste, el compás hasta algunos más evolucionados como los sistemas inerciales o el doppler. También se fueron desarrollando tecnologías para sistemas no autónomos como son el VOR, DME, ILS, MLS, TACAN, Omega o el Loran C, que se están convirtiendo en anticuados a los requerimientos cada vez más exigentes del posicionamiento de aeronaves en el espacio.

El objetivo fundamental de la navegación aérea radica en determinar de forma precisa la posición de una aeronave con respecto a una referencia de forma que se pueda suministrar un guiado a través de una trayectoria definida.

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Para conseguir una adecuada navegación se debe definir previamente una ruta deseada, tener una estimación en tiempo real de la aeronave y también deben estar acotadas las máximas desviaciones permitidas para garantizar un posicionamiento que no interfiera con otros objetos.

En el anexo 10 de la OACI, Volumen I, el GNSS está reconocido como un estándar para las ayudas a la navegación aérea. Poco a poco se ha ido introduciendo la tecnología de constelación de satélites en los sistemas de aviónica de las aeronaves y se integra en sistemas de gestión de vuelo que permiten obtener valores en zonas donde antes no existían y definir de forma más precisa la posición y el tiempo transcurrido en la trayectoria de una aeronave. Por tanto, es un sistema tecnológico que se puede utilizar para el control del tránsito aéreo a través de los nuevos conceptos CNS/ATM con el sistema de referencia WGS-84.

El primer GNSS conocido fue el Transit norteamericano basado en el efecto doppler, en la década de los 60, pero no era muy preciso y la información recibida dependía de la posición del satélite lo que no deba resultados satisfactorios para la aeronáutica.

Los sistemas satelitales actuales se basan en determinar la posición a través de la triangulación de tres satélites con un cuarto se puede terminar también la altitud, incluso se puede definir alguno de reserva para en el caso de no estar operativo alguno de ellos poder servir de alternativa y obtener la medida en caso de un hipotético fallo de un satélite.

Un receptor obtiene las señales de sincronización que emiten los satélites con la posición y el tiempo exacto de transmisión. La posición del satélite se transmite mediante un mensaje de datos en un código unido a la sincronización. Existen una serie de errores como son los que se deben corregir debido a los efectos atmosféricos, dos señales recibidas o fallos en la interrupción de la señal que se pueden evitar utilizando otros satélites que no tengan interrupciones.

Los satélites utilizan relojes atómicos con precisiones de nanosegundos lo que le da una capacidad de precisión muy alta y son la base del sistema para garantizar la exactitud requerida en lo cálculos de posicionamiento.

Actualmente están funcionando el sistema norteamericano GPS, el ruso GLONASS y están en fase de desarrollo el Europeo GALILEO, el chino BEIDOU, el japonés QZSS y el Indio IRNSS. También se disponen de sistemas para aumentar la precisión:

  • ABAS, Aircraft-based augmentation system. Para aumentación a los receptores GPS con detección de fallos y mejora de la precisión.
  • GBAS, Ground-based augmentation system. Basado en aumentación de precisión con estaciones suplementarias terrestres sin depender de estaciones geoestacionarias por ello es útil en proximidades de los aeropuertos
  • GRAS, Ground-based regional augmentation system. Consiste en estaciones GBAS desplegadas en un área extensa interconectadas permitiendo contar con una aumentación SBAS de carácter regional. Australia es el país más avanzado en estos en este tipo de sistemas.
  • SBAS, Aircraft Satellite-based augmentation system. Comprende todos los sistemas de aumentación basadas en satélites. Los principales que han desarrollado actualmente sistemas SBAS son: el WAAS de EE.UU., el EGNOSS de Europa y el MSAS de Japón. Se encuentran en proceso de desarrollo el GAGAN de India, y en proyecto de China (SNAS) y Latinoamérica (SACCSA).
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El GPS es un sistema basado en satélites que utiliza mediciones de distancia precisas de satélites GPS para determinar la posición. El sistema es operado para el Gobierno de los Estados Unidos. El sistema está formado por una constelación de 24 a 27 satélites que se mueven en órbita a unos 20.000 km, alrededor de seis planos con una inclinación de 55 grados. El número de satélites varía en función de los que se retiran cuando ha transcurrido la vida útil.

Se pasará a describir el desarrollo de los sistemas GNSS en Europa a través del sistema Galileo y del sistema de aumentación EGNOS.Galileo es la iniciativa de GNSS de la Unión Europea y la Agencia Espacial Europea, que acordaron desarrollar un sistema de radionavegación por satélite de última generación con alcance mundial. Comprende una constelación de 30 satélites (27 y 3 de reserva) divididos en tres órbitas circulares, a una altitud de unos 24.000 Km, que cubren toda la superficie de la Tierra y apoyados por una red de estaciones terrestres. El primer satélite experimental fue lanzado el 28 de diciembre de 2005 y el 21 de abril de 2011 se lanzaron los dos primeros satélites del programa. Se espera que el sistema esté completamente operativo a partir de 2020.

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El Galileo utilizará 10 radiofrecuencias con la siguiente distribución:

• 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).

El sistema EGNOS está con 34 Estaciones de Referencia y de Supervisión de Integridad (RIMS) desplegadas para supervisar los satélites de las constelaciones GNSS. Cada satélite tiene que ser supervisado por múltiples RIMS antes de que se generen las correcciones y los mensajes de integridad. El EGNOS complementa el GPS y el GLONASS. Utiliza la banda L1 del GPS con señales que informan de la integridad del GPS y el GLONASS en tiempo real. La corrección en los datos aumenta la precisión de los servicios de los actuales 20 metros a menos de 5 metros.

Existen cuatro Centros de Control de Misión (MCC), que procesan datos de las RIMS para generar las correcciones WAD (Wide Aerea Differential) y mensajes de integridad para cada satélite. Solo uno de estos MCCs está activo y operacional, los otros MCCs permanecen como reserva por si ocurre algún problema.Las Estaciones Terrestres de Navegación (Navigation Land Earth Stations, NLES) transmiten los mensajes de corrección e integridad desde el MCC a los satélites geoestacionarios, encargados de radiar finalmente la señal SBAS a los usuarios finales. El sistema desplegará dos NLES (una principal y una de reserva), y una tercera NLES con fines de pruebas y validación.

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EGNOS está compuesto por tres satélites geoestacionarios con cobertura global terrestre: dos satélites Inmarsat-3 y el satélite ESA Artemis.

Cuando el sistema GNSS esté desarrollado, se podrá utilizar sin requerir ayuda de otro sistema de navegación convencional, en todas las fases del vuelo desde el despegue hasta completar un aterrizaje de precisión de hasta Categoría III.

Estos sistemas permitirán mejorar la capacidad del tráfico aéreo, sobre todo en zonas más congestionadas, y ayudará al desarrollo de la ingeniería aeronáutica en los próximos años.

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Aviónica equipada con EGNOS

 

 

Acerca de Alejandro Ibrahim Perera

Alejandro Ibrahim Perera
Doctor Ingeniero Aeronáutico, E.T.S.I. Aeronáuticos, Universidad Politécnica de Madrid (UPM); Máster en Microinformática por el Instituto Microsoft; Executive MBA por el Instituto de Empresa; Ciencias Económicas en la UNED y Piloto Privado de Aviación por la Escuela de Vuelo Aeromadrid; cursos en la Universidad de Cambridge.

Título de Proyectista de Sistemas de Energía Solar por Censolar. Diversos cursos de especialización en Control, Sistemas Eléctricos, Seguridad y Salud, Medio Ambiente, Calidad y Gestión Empresarial. Amplia experiencia profesional en diversos sectores de la aeronáutica.

Actualmente es Director General del Aeropuerto de Teruel y Gerente del Consorcio del Aeropuerto.

Anteriormente fue Jefe en la Dirección General Aeronáutica de INECO, S.A., trabajando en los Servicios Centrales de Aena, Dirección de Infraestructuras con Sistemas Tecnológicos. Es Secretario, desde 2007, de las Juntas Directivas del Colegio Oficial y de la Asociación de Ingenieros Aeronáuticos de España (COIAE/AIAE).

Asimismo, es Director del Máster de Gestión y Dirección de Empresas del Transporte Aéreo en Madrid, y profesor asociado en el Departamento de Matemáticas de la Universidad Carlos III de Madrid impartiendo docencia en el Master Aircraft Systems Integration y el Grado de Ingeniería Mecánica. Director del Curso de Verano de la UPM Nuevos Desarrollos en los Sistemas de Transporte Aéreo.

Presidente de la Comisión de Formación del COIAE/AIAE y Presidente de la Comisión de Inspección, Visados y Colegiación del COIAE/AIAE. Miembro de la Comisión de Comunicación e Información del COIAE/AIAE. Ha participado en el COIAE como miembro del Grupo de Infraestructuras, Grupo de Desarrollo Tecnológico, Comisión de Asuntos Internacionales y del Observatorio Security and Safety. Es además miembro de Mensa y de la Royal Aeronautical Society.

Representante del Consejo de Dirección del Instituto de la Ingeniería de España. Pertenece al Comité de Energa y Recursos Naturales, de I+D+i y de Gestión Empresarial del Instituto de la Ingeniería de España y miembro de la Confederación Europea de Asociaciones Aeronáuticas, CEAS. Pertenece al Consejo de Dirección y Patrono del Patronato de la Fundación Aeroespacio y ex tesorero (2007-2009).

Ejerció de Profesor Asociado de Electricidad y Electrotecnia en el Departamento de Infraestructuras, Sistemas Aeroespaciales y Aeropuertos, E.T.S.I. Aeronáuticos de la Universidad Politécnica de Madrid. Impartió cursos de conocimientos de Aviación para las oposiciones de Controladores de Tránsito Aéreo de Aena, profesor de Dirección Estratégica en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Profesor de Economía en el Departamento de Economía, estos dos últimos en la Universidad Carlos III de Madrid.

Anteriormente trabajó en el Plan Barajas, Dirección de Campo de Vuelos en INECO; Gerente de Consultora Estratégica en SOLUZIONA (Grupo Unión Fenosa); Jefe de Obra y Proyectos Internacionales en L.V. SALAMANCA INGENIEROS, S.A.; Jefe de Obra y Proyectos Aeronáuticos en ELECNOR, S.A.; Jefe de Proyectos de Análisis Estructural de Satélites en ENVISION e Investigador en el Departamento de Ingeniería Aeronáutica de la UNIVERSIDAD DE QUEENS, Belfast, Irlanda del Norte.

Durante su etapa universitaria residió en el Colegio Mayor de San Pablo y realizó prcticas en la Base Aérea de Torrejón con aviones F-18, becario en el Departamento de Metalotécnia y Producción Aeroespacial de la ETSIA durante un año y beca en el Negociado de Información y Gestión Académica en el Rectorado de la UPM.

Ha desarrollado su labor profesional en países como República Checa, Irlanda del Norte, República de Moldavia, Portugal, Alemania, Polonia, Marruecos y Argentina. Ha publicado diversos artículos, libros y proyectos de ingeniería aeronáutica.

3 Comentarios

  1. Hector Fabio Buitrago Zuluaga

    me gustaria tener la oportunidad de escribirle a la persona que escribio este articulo ya que tengo muchas dudas o inquietudes sobre este tema espero recibir una pronta respuesta gracias

    Hector Fabio Buitrago Zuluaga

    Piloto comercial de aviones de Colombia