El sistema de navegación por satélite (GNSS, en inglés Global Navigation Satellite System, GNSS ) es un sistema diseñado para determinar la ubicación ( coordenadas geográficas ) de objetos terrestres, acuáticos y aéreos, así como naves espaciales de órbita baja . Los sistemas de navegación por satélite también le permiten obtener la velocidad y la dirección de la señal del receptor . Además, se puede utilizar para obtener la hora exacta. Dichos sistemas consisten en equipo espacial y segmento terrestre (sistemas de control).
Para 2020, tres sistemas satelitales brindan cobertura total y operación ininterrumpida para todo el mundo: GPS , GLONASS , Beidou [1 ] .
El principio de funcionamiento de los sistemas de navegación por satélite se basa en medir la distancia desde la antena sobre el objeto ( cuyas coordenadas hay que obtener) hasta los satélites , cuya posición se conoce con gran precisión . La tabla de posiciones de todos los satélites se llama almanaque , que cualquier receptor de satélite debe tener antes de que comiencen las mediciones . Por lo general, el receptor mantiene el almanaque en la memoria desde el último apagado y, si no está desactualizado, lo usa instantáneamente. Cada satélite transmite todo el almanaque en su señal. Así, conociendo las distancias a varios satélites del sistema, utilizando construcciones geométricas convencionales, basadas en el almanaque, se puede calcular la posición de un objeto en el espacio.
El método para medir la distancia desde el satélite hasta la antena del receptor se basa en el hecho de que se supone que se conoce la velocidad de propagación de las ondas de radio (de hecho, este tema es extremadamente complejo, muchos factores poco predecibles afectan la velocidad, como las características de la capa ionosférica, etc.). Para implementar la posibilidad de medir el tiempo de la señal de radio propagada, cada satélite del sistema de navegación emite señales de tiempo precisas utilizando relojes atómicos sincronizados con precisión con el tiempo del sistema . Cuando un receptor de satélite está en funcionamiento, su reloj se sincroniza con la hora del sistema y, durante la recepción posterior de señales, se calcula el retraso entre el tiempo de radiación contenido en la propia señal y el tiempo de recepción de la señal. Con esta información, el receptor de navegación calcula las coordenadas de la antena. Todos los demás parámetros de movimiento (velocidad, rumbo, distancia recorrida) se calculan en función de la medición del tiempo que el objeto pasó moviéndose entre dos o más puntos con ciertas coordenadas.
Los principales elementos del sistema de navegación por satélite:
Notas de listado :
1 Es un segmento de tierra (integral) parael Sistema de corrección diferencial(SDCS) 2 Desde mediados de la década de 2010, ha sido una parte integral del GNSS.Además de la navegación, las coordenadas obtenidas gracias a los sistemas satelitales se utilizan en las siguientes industrias:
| parámetro, método | GPS NAVSTAR | SRNS GLONASS | DIEZ GALILEO | BRÚJULA BDS |
|---|---|---|---|---|
| Comienzo del desarrollo | 1973 | 1976 | 2001 | 1983 |
| primer comienzo | 22 de febrero de 1978 | 12 de octubre de 1982 | 28 de diciembre de 2005 | 30 de octubre de 2000 |
| Número de NS (reserva) | 24(3) | 24(3) | 27(3) | 30(5) |
| Número de planos orbitales | 6 | 3 | 3 | 3 |
| Número de NS en el plano orbital (reserva) | cuatro | 8(1) | 9(1) | 9 |
| tipo de órbita | Circular | Circular (e=0±0.01) | Circular | Circular |
| Altura de la órbita (calculada), km | 20183 | 19100 | 23224 | 21528 |
| Inclinación orbital, grados | ~55 (63) | 64,8±0,3 | 56 | ~55 |
| Período nominal de revolución en el tiempo solar medio | ~11 h 58 min | 11 h 15 min 44 ± 5 s | 14 h 4 min y 42 s | 12 h 53 min 24 s |
| Características de la señal | CDMA | FDMA (CDMA planeado) | CDMA | CDMA |
| Método de separación de señales NS | Código | Código-frecuencia (código en las pruebas) | Frecuencia de código | sin datos |
| número de frecuencias | 2 + 1 planeado | 24 + 12 planeados | 5 | 2 + 1 planeado |
| Frecuencias portadoras de señales de radio, MHz | L1=1575.42
L2=1227.60 L5=1176.45 |
L1=1602.5625…1615.5 L2=1246.4375…1256.5
L3= 1207.2420…1201.7430 Señal L5 a 1176.45 MHz (planificada) |
E1=1575.42 (L1)
E6=1278.750 E5=L5+L3 E5=1191.795 E5A=1176.46 (L5) E5B=1207.14 E6=12787.75 |
B1=1575.42 (L1)
B2=1191,79 (E5) B3=1268,52 B1-2=1589,742 B1-2=1589.742 B1=1561.098 B2=1207.14 B3=1268.52
|
| El período de repetición del código de rango (o su segmento) | 1 ms (código C/A) | 1 ms | sin datos | sin datos |
| Tipo de código de rango | Código dorado (código C/A 1023 dígitos) | Secuencia M (código CT 511 dígitos) | secuencia M | sin datos |
| Frecuencia de reloj del código de telémetro, MHz | 1.023 (código C/A) 10.23 (código P,Y) | 0.511 | E1=1.023 E5=10.23 E6=5.115 | sin datos |
| La tasa de transmisión de información digital (respectivamente SI- y D-code) | 50 caracteres/s (50 Hz) | 50 caracteres/s (50 Hz) | 25, 50, 125, 500, 100Hz | 50/100 25/50
500 |
| Duración de supertrama, min | 12.5 | 2.5 | 5 | sin datos |
| Número de fotogramas en un superfotograma | 25 | 5 | sin datos | sin datos |
| Número de líneas por cuadro | 5 | quince | sin datos | sin datos |
| Sistema de cronometraje | UTC (USNO) | UTC (SU) | UTC (GST) | UTC (BDT) |
| Sistema de referencia de coordenadas | WGS-84 | PZ-90/PZ-90.02/PZ-90.11 | ETRF-00 | CGCS-2000 |
| tipo de efemíris | Elementos keplerianos modificados | Coordenadas geocéntricas y sus derivadas | Elementos keplerianos modificados | sin datos |
| Sector de radiación desde la dirección al centro de la tierra. | L1=±21 a 0 L2=±23,5 a 0 | ±19 a 0 | sin datos | sin datos |
| Sector Tierra | ±13,5 a 0 | ±14,1 a 0 | sin datos | sin datos |
| Sistema de Corrección Diferencial | WAAS | SDCM | EGNOS | SNAS |
| Segmento geosíncrono de órbita alta | No | I+D en marcha | I+D en marcha | 3 NS |
| Segmento geoestacionario | No | I+D en marcha | I+D en marcha | 5 NS |
| Precisión | 5 m (sin DGPS ) | 4,5 m - 7,4 m (sin DGPS ) | 1 m (señal abierta), 0,01 m (cerrada) | 10 m (señal abierta), 0,1 m (cerrada) |
Los modelos separados de receptores de satélite permiten la producción de los llamados. "medida diferencial" de distancias entre dos puntos con gran precisión ( centímetros ). Para ello, se mide la posición del navegador en dos puntos con un breve intervalo de tiempo. Al mismo tiempo, aunque cada una de estas medidas tiene un error de 10 a 15 metros sin un sistema de corrección basado en tierra y de 10 a 50 cm con dicho sistema, la distancia medida tiene un error mucho menor, ya que los factores que interfieren con la medida (error de la órbita del satélite, falta de homogeneidad atmosférica en un lugar determinado de la Tierra, etc.) en este caso se restan mutuamente.
Además, existen varios sistemas que envían información aclaratoria al consumidor (“corrección diferencial a coordenadas”), lo que permite aumentar la precisión de medición de las coordenadas del receptor hasta 10 centímetros. La corrección diferencial se envía desde satélites geoestacionarios o desde estaciones base terrestres , puede ser de pago (la decodificación de la señal solo es posible con un receptor específico después de pagar una "suscripción de servicio") o gratuita.
Para 2009, estaban disponibles los siguientes sistemas de corrección gratuitos: American WAAS (GPS), European EGNOS (Galileo), Japanese MSAS (QZSS) [6] . Se basan en varios satélites geoestacionarios que transmiten correcciones, lo que permite una alta precisión (hasta 30 cm).
La creación de un sistema de corrección para GLONASS llamado SDCM se completó en 2016.
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