Nancy Piccioni
Tema: Aplicación
GLONAS
EL POSICIONAMIENTO
POR SATÉLITE DE TRANSIT A GALILEO
Desde que el 4 de
octubre de 1957 se puso en órbita el Sputnik I comenzó una nueva era para
muchas áreas de conocimiento y, entre ellas, las Ciencias Geodésicas y del
posicionamiento en general.
Antes de la
Geodesia Espacial, el posicionamiento “absoluto” de un punto de la superficie
terrestre, sólo era posible a través de las observaciones astronómicas
(Astronomía de Posición). Así el proceso geodésico-topográfico pasaba por
llevar a cabo una serie de metodologías que permitían dotar de coordenadas a
todos los puntos:
- A través de la observación astronómica
se determina la Latitud y Longitud de un punto, así como el acimut de una
dirección (teodolitos ópticos de gran precisión y reloj).
- Se medían bases para dar escala al
trabajo (hilos invar, reglas bimetálicas...)
- Se hacían triangulaciones para
configurar una red de puntos con coordenadas conocidas (teodolitos).
- Poligonales, midiendo ángulos y
distancias.
- Radiaciones
- Intersecciones directas, inversas y
mixtas, midiendo ángulos y a veces distancias.
- Nivelaciones geométricas y trigonométricas, midiendo
incrementos de alturas.
LA IDEA
Por analogía a las
metodologías descritas, la idea bien podía ser sustituir a los astros por
objetos lanzados por el hombre (artificiales), y que se conozca su posición en
cada instante (conocimiento de la órbita en un sistema de referencia: x = x(t)
y = y(t) z = z(t)), y así en un instante concreto observar desde un punto (P)
las distancias y / o direcciones a varios objetos y, por intersecciones,
determinar la posición del punto (P) en el mismo sistema de referencia en el
que se conoce la posición de los objetos. Si se consiguen esas medidas de
dirección y distancia, también se podría plantear el problema inverso: Conocida
la posición de puntos de Tierra P1, P2, P3, se determina la posición del objeto
(P) en sucesivos instantes, y por tanto su órbita.
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Al trabajar en
sistemas de referencia para toda la Tierra, se hacen necesarios desarrollos y
aplicaciones que hasta ahora no lo habían sido, salvo en las formulaciones
teóricas pero con poca aplicación práctica. Así se hablará de:
- Geodesia Global (para toda la Tierra).
- Geodesia Tridimensional (se determinan
de forma conjunta las tres coordenadas).
- Necesidad del conocimiento del campo
gravitatorio terrestre y del centro de masas de la Tierra.
- Medida del tiempo con más precisión.
- Geodésica Tetradimensional (las
órbitas son función del tiempo y por tanto es una coordenada más.
EL INICIO
Como ya se ha
dicho, el lanzamiento el 4 de octubre de 1957 del primer satélite artificial,
el Sputnik I abrió las puertas, entre otras muchas más aplicaciones, de la
Geodesia Espacial. Se comenzó analizando el problema inverso, es decir, a
partir de la recepción en Tierra (varios puntos) de una portadora de 20MHz que
emitía el satélite, se determinó la órbita del satélite. Pronto el Doctor Clure
invirtió el problema (problema directo) y así se inició una nueva etapa, no
sólo de la Geodesia, sino del posicionamiento en general.
Este primer satélite,
lanzado por la URSS, era una esfera de 0,58 m. de diámetro y un peso de 83,6
kg. Estuvo operativo sólo tres semanas en una órbita de 65,1º de inclinación, y
de 228 km. al Perigeo y 947 km. al Apogeo.
LAS MEDIDAS
En la Geodesia
Espacial la magnitud fundamental es el tiempo, y así la altísima precisión de
los relojes ha hecho posible todo este desarrollo.
No ha de perderse
de vista que estamos suponiendo puntos fijos en el espacio en un determinado
instante, objetos que están en movimiento a gran velocidad y, por otro lado, la
alta velocidad a la que viaja la radiación electromagnética, hace que cualquier
error o incertidumbre en la medida del tiempo significaría un gran error en el
posicionamiento.
Direcciones.- Las primeras medidas de direcciones se realizaron con
cámaras balísticas astronómicas y orbitales, adosadas a los anteojos
astronómicos, con montura acimutal o ecuatorial. Se fotografía el satélite
sobre fondo de estrellas de coordenadas conocidas (ascensión recta ( a ) y
declinación (d), y se miden coordenadas x, y, del satélite en la placa respecto
las estrellas.
Telemetría Láser.- Un láser con base terrestre utiliza el satélite como
blanco. Se evalúa el tiempo que tarda la señal en ida y vuelta y se calcula la
distancia.
Método de
Doppler.- Se obtienen
diferencias de frecuencias de recepción en diversas posiciones del satélite. Se
deducen diferencias de distancias (hiperboloide de revolución), se ajustan y se
obtienen coordenadas geocéntricas tridimensionales del receptor.
Altímetro Radar.- El satélite lleva un altímetro de radar que permite
determinar su altura sobre el nivel del mar.
Interferometría
de Bases de gran longitud.- Se
observa radiofuentes galácticas o extragalácticas, se mide el retardo de la
señal en los centros radioeléctricos de los radiotelescopios.
Medida de
Seudodistancias.- El observable
es el tiempo que permite correlar una réplica del código generado por el
receptor con la señal procedente del satélite.
Medida de
Fase.- Se controla en fase una
emisión radioeléctrica hecha desde satélite, con frecuencia conocida y desde
posición conocida
EL DESARROLLO
A continuación se
describe un resumen de los satélites, con sus características más importantes,
que han contribuido al desarrollo de la Geodesia Espacial.
LA ACTUALIDAD
En la
actualidad, el sistema de mayor precisión en el posicionamiento en el espacio
europeo, es EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service). Consiste
el sistema en establecer un seguimiento de control y proceso de datos de GPS y
GLONASS, de tal manera que se puedan generar correcciones a la información
suministrada por los satélites, tanto en la órbita como en el estado de los
relojes y la ionosfera. Se utilizan los satélites geoestacionarios para
transmitir las correcciones en señal compatible con el sistema.
Así la
estructura del sistema será:
- SATÉLITES:
GPS + GLONASS + 3 GEO (INMARSAT: AOR-E, 10R + ARTEMIS) - ESTACIONES DE MEDIDA RIMS:
Recogen los datos GPS – GLONAS - GEO, y los envían a la estación de control. - ESTACIONES DE CONTROL Y PROCESO DE
DATOS CPF – MCC:
Calculan correcciones a las señales recibidas y dan estado del reloj, órbitas y modelo de ionosfera, que envían a los centros de transmisión. - ESTACIONES NLES:
Reciben esas señales y las envían a los satélites geoestacionarios. - GEO:
Distribuyen la señal compatible con GPS, enviando: correcciones diferencias, señal de navegación (similar a GPS) e integridad (fiabilidad).
EL FUTURO
Muchos
artículos se han escrito y muchas conferencias se han impartido, sobre GALILEO,
y aún hoy tenemos bastantes dudas sobre el que será el sistema de Navegación o
mejor, “de posicionamiento” que tendremos en los próximos años.
Las
características reseñables del sistema son:
Desde
el punto de vista en términos de calidad, la particularidad de GALILEO es que
se consiguen la precisión, integridad, continuidad y disponibilidad que
requieren aplicaciones de tan alta resolución, como las que necesita la
aviación.
En
términos de medida de fase la gran aportación de GALILEO es el método de
determinación de ambigüedades, que a través de la Técnica TCAR, permite mejorar
de manera importante, lo conseguido por GPS o GLONASS, que no consiguen con una
sola cuenta, garantizar los indicadores de calidad antes mencionados
(integridad, continuidad y disponibilidad).
AYUDAS VISUALES
Han sido siempre
las clásicas ya que se dirigen directamente a los sentidos del navegante y no
es necesario llevar a bordo instrumentos especiales para su detección. El
mensaje que comunican se identifica con facilidad y es posible determinar la
zona en la que nos encontramos consultando en los libros de derroteros o libros
de faros y la carta náutica de la zona.
Las ayudas
visuales podemos clasificarlas en ciegas y señales luminosas. Las ciegas
transmiten su mensaje durante el día, mientras que la luminosa se encarga de
transmitir el mismo mensaje durante la noche. Las principales señales visuales,
de las cuales hablaremos a continuación, son: Faros, balizas, luces de puerto y
enfilaciones, entre otras.
Faros
Recibe el nombre
de faro el conjunto formado por el foco luminoso, la fuente de alimentación, el
sistema óptico, el mecanismo de giro y la torre que alberga estos elementos,
así como todo aquello que sirve para su funcionamiento. La misión de todos
ellos es hacer de guía a los navegantes durante la noche.
Las
balizas:
Se denomina así a cada una de las señales fijas o
flotantes con que se indican los bajos, veriles, ejes de ríos y canales,
peligros, naufragios y cualquier otros puntos de evidente interés para la
seguridad de la navegación. Las balizas mas comúnmente empleadas son las boyas.
De este modo, la forma, dimensiones y numeración de las balizas, así como el
color, las características de las señales luminosas y marcas de tope que suelen
llevar, los fija para cada caso el Reglamento de Balizamiento Marítimo AISM.
Habitualmente, las balizas cuando hay niebla o mal tiempo son difíciles de
localizar, por ello hoy día existen balizas provistas de reflectores de
radares.
Las
luces de puerto:
Se sitúan en los
morros de los espigones de abrigo, en los extremos de los muelles o en los
bordes de las zonas dragadas teniendo por misión facilitar la entrada y la
salida a los puertos. Entrando, la de estribor es de color verde y la de babor
es de color roja.
Las
enfilaciones:
Marcan rutas seguras
para llegar a puerto. La enfilación es un caso particular de la demora, pues se
da en el preciso instante en el que el buque observa dos puntos bajo un mismo
ángulo. Estos puntos vienen perfectamente señalizados en las cartas náuticas.
AYUDAS ACÚSTICAS
Las ayudas
acústicas basadas en la emisión de sonidos no tienen demasiada utilidad, ya que
no permiten al navegante fijar la posición con respecto a ellas, aunque su
empleo como señal de peligro sigue siendo aconsejable en ciertos entornos y
están regidas por el Reglamento Internacional para Prevenir los Abordajes en el
Mar. Las mas utilizadas en la actualidad son las campanas, gongs y las sirenas
de aire comprimido o de vibradores electromagnéticos. Las ayudas acústicas
según el Reglamento se clasifican en:
·
Señales de
maniobra y advertencias
·
Señales
acústicas en visibilidad reducida (niebla).
·
Señales para
llamar la atención.
·
Señales de
peligro.
Estas señales
acústicas se basan en:
- "Pitada
corta" o sonido corto, que significa un sonido con una duración de
aproximadamente un segundo.
- "Pitada
larga" o sonido largo, que significa un sonido de una duración aproximada
de cuatro a seis segundos.
AYUDAS
RADIOELÉCTRICAS
Estas ayudas
nacieron como complemento de las visuales al depender éstas últimas de las condiciones
atmosféricas del momento. Estas ayudas han evolucionado enormemente y se han
convertido en las ayudas del futuro al no depender de las condiciones
atmosféricas y alcanzar grandes distancias, algunas de ellas incluso de todo el
globo terráqueo.
Entre las ayudas
radioeléctricas más utilizadas se encuentran los radiofaros --actualmente en
desuso en la mayoría de los países--, racones, intensificadores de blancos de
radar (RTE), dispositivos de control de tráfico de buques (VTS), sistemas de
navegación hiperbólicos (LORAN-C, DECCA) y sistemas de navegación basados en
satélites (GPS, DGPS/ EGNOS/ GLONAS, GALILEO).
Ø El dispositivo de gestión de
buques VTS
Ø
El
Servicio de Información
Ø
El
Servicio de Asistencia a la Navegación
Ø
El Servicio
de Ordenación de Tráfico
Ø
Racones
Ø
Los Sistemas
de Navegación Hiperbólicos
Ø
Sistemas de
navegación por satélites
SISTEMAS DE SUPERVISIÓN REMOTA
Los sistemas de
supervisión remota, tengan o no telecontrol, contribuyen a mejorar el servicio
prestado a los navegantes y su implantación permite realizar una gestión más
eficaz optimizando los recursos disponibles y disminuyendo los gastos de
explotación. Por cada ayuda supervisada, hay una estación remota que recoge
información del estado de funcionamiento de dicha ayuda y la transmite a un
centro de control que centraliza los datos y controla el sistema completo.
INFOGRAFIA
http://www.juntadeandalucia.es/cultura/iaph/portal/Productos/Textos-e/boletin53/b5301.html
http://www.imasd-tecnologia.com/imasd/mayo00/0500ti1.htm
http://www.mappinginteractivo.com/plantilla-ante.asp?id_articulo=967