Arquitectura y Fundamentos del Procesamiento de Señales en Receptores GNSS

Componentes Esenciales de un Receptor GNSS

Los receptores de Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) están compuestos por varios elementos clave que trabajan conjuntamente para captar, procesar y almacenar la información de posicionamiento.

Estructura Funcional del Receptor

• Antena
• Sección de Radiofrecuencia (RF)
• Microprocesador
• Dispositivo de Control
• Dispositivo de Almacenamiento
• Fuente de Energía

Descripción Detallada de los Componentes

Antena

Es generalmente omnidireccional y está diseñada para recibir las señales de los satélites visibles. Debe ser capaz de captar las frecuencias L1 y, en receptores más avanzados, L1 y L2. Es un factor crítico en el diseño de los receptores; su centro electrónico debe estar lo más cercano posible a su centro geométrico para minimizar errores de fase.

Sección de Radiofrecuencia (RF)

Es considerada el corazón del receptor. Una vez que la antena recibe la señal, esta sección realiza la discriminación de la misma. Procesa las señales empleando canales separados para cada satélite rastreado.

Microprocesador

Controla la totalidad del sistema y permite la navegación en tiempo real, ejecutando los algoritmos necesarios para determinar la posición.

Dispositivo de Control

Comunica interactivamente con el receptor, generalmente mediante un teclado y un monitor, permitiendo al usuario configurar y monitorear el sistema.

Dispositivo de Almacenamiento

Almacena las observables (medidas de código y fase) y el mensaje de navegación, los cuales pueden ser procesados posteriormente (post-proceso).

Fuente de Energía

Puede ser una batería interna recargable. No obstante, muchos receptores disponen de dispositivos para conectar baterías externas u otras fuentes de energía, asegurando la autonomía operativa.

Procesamiento Avanzado de Señales GNSS

Técnicas de Estimación y Resolución

Resolución de Ambigüedades Mediante el Método Estándar (Técnicas de Búsqueda)

Cuando se procesan los datos de dobles diferencias mediante el método de Mínimos Cuadrados (MMCC), las ambigüedades se estiman inicialmente como números reales. Por esta razón, la primera solución de las dobles diferencias se denomina solución de ambigüedades reales. Este resultado proporciona la mejor estimación de las coordenadas de la estación y de las ambigüedades de dobles diferencias. Si las líneas base son relativamente cortas (aproximadamente 5 km) y el tiempo de observación es relativamente largo (aproximadamente 1 hora), las ambigüedades estimadas serán muy aproximadas a números enteros, facilitando su posterior fijación a valores discretos.

Detección de Pérdidas de Ciclos Usando Solo las Fases

Las cantidades utilizadas para comprobar la existencia de pérdidas de ciclos se basan en las medidas de la pseudodistancia de código y de la fase de la portadora. En una estación, las cantidades que se pueden someter a prueba incluyen las fases individuales, combinaciones de fase, combinaciones de pseudodistancia de código y de fase, y combinaciones de fase y cuenta Doppler de frecuencias.

Justificación de la Combinación de Fases

La combinación de fases de dos frecuencias es particularmente útil. Si no existe una pérdida de ciclos, las variaciones temporales de los residuos ionosféricos serán bastante pequeñas en condiciones atmosféricas normales y en líneas base cortas. Los saltos bruscos en los valores sucesivos de los residuos ionosféricos son indicadores claros de una pérdida de ciclos. Posteriormente, es necesario determinar si la pérdida de ciclos se produjo específicamente en la frecuencia L1 o en la frecuencia L2.