Corrección y Optimización de Documento sobre Efecto Doppler y Sistemas de Navegación

Efecto Doppler y Aplicaciones en Navegación

El efecto doppler, tanto en su vertiente acústica como electromagnética, juega un papel crucial en diversos sistemas de navegación y medición. A continuación, se detallan algunos de estos sistemas y sus principios de funcionamiento.

Efecto Doppler Electromagnético y Acústico

El efecto doppler consiste en la variación de la longitud de onda de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en movimiento. En el espectro visible de la radiación electromagnética:

• Si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo.
• Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul.

En el ámbito acústico, el efecto doppler se manifiesta, por ejemplo, en el Doppler Sonar. En los buques, haces acústicos estrechos son proyectados y recibidos por un transductor montado a bordo. Estos haces, dirigidos en un ángulo a la dirección del movimiento, permiten determinar la velocidad del buque a través del agua.

Medición de Distancia y Velocidad en Buques

Diversos sensores se emplean para medir la distancia y velocidad de un buque a través del agua, así como para entregar estas salidas a repetidores y otros sistemas.

Tipos de Sensores

• Espadillas: Se recogen cuando es necesario efectuar mantenimiento o reparación.
• Sensor Fijo (Modelo NATO): Requiere alta precisión.
• Sensor Fijo de Perfil Bajo: Utilizado en patrulleros.
• Sensor Flush: No sobresalen del casco, instalados en submarinos.

Sistemas de Diagnóstico y Redundancia

BITE (Built-In Test Equipment)

• BITE Continua: Monitorización constante, indicada por el parpadeo de los displays de nudos y millas náuticas.
• BITE Nivel Bajo: Opera con la cubierta frontal colocada, indicando fallos mediante el parpadeo de los displays.
• BITE Nivel Alto: Se ejecuta al retirar la tapa, mostrando la localización del fallo en el display de nudos.

Nota: Si los displays fallan, los códigos se muestran en el terminal de calibración.

Redundancia Dual/Total

Se implementa para asegurar la operatividad en caso de fallos. Si los displays fallan, los códigos se muestran en el terminal de calibración.

Terminal de Calibración

También llamado tarjeta de calibración y programación. Se identifica con la letra C seguida de un guión y un grupo de letras y números (Ej. C-MB144). Su función es controlar, distribuir, aislar y proteger las alimentaciones, señales y datos.

Convertidores de Frecuencia

Su función es generar y suministrar alimentación eléctrica a la red de distribución de 400Hz. Esta frecuencia alimenta equipos especiales como el sistema de combate y equipos de ayuda al aterrizaje.

Tipos de Convertidores

• Rotativos: Movidos por un motor eléctrico o mecánico.
• Estáticos: Refrigerados por agua o aire.

Componentes Principales

Rectificador

Convierte 400V, 60Hz en una fuente reguladora de 400V CC. Compuesto por un transformador de entrada de 9 fases, 3 módulos rectificadores trifásicos, un filtro de corriente continua y circuitos de control lógico.

Inversor

Convierte la tensión de 400V CC. Compuesto por 4 módulos que utilizan puentes de transistores IGBT, produciendo 3 salidas de ondas rectangulares a 400Hz.

Electromagnética AGIOLOG

Utiliza 4 salidas RS-422 para proporcionar velocidad y distancia al buque. La SDTU (Signal Data Transfer Unit) está construida en aluminio, montada sobre el mamparo y es estanca al agua. Constituida en módulos, permite un tiempo de reparación de 30 minutos desde la activación del BITE.

BITE en AGIOLOG

• Monitorización Continua: Indicada por el parpadeo de las pantallas de nudos y millas náuticas.
• BITE Nivel Bajo: Operación normal con la cubierta frontal colocada y parpadeo de los displays.
• BITE Nivel Alto: Al retirar la tapa, el display de nudos muestra la localización del fallo.

Redundancia Dual en AGIOLOG

Se puede lograr montando dos sensores y/o dos STDUs. La STDU puede aceptar dos sensores sin modificaciones adicionales.

Compensación No Lineal

Las características del casco varían entre buques, las diferencias hidrodinámicas son compensadas durante las pruebas de calibración.

Salidas de la STDU

Puede proporcionar salidas digitales y analógicas, incluyendo salidas de estado sólido equivalentes a un sincro 15CX4 y salidas en voltios/nudos.

Velocidad Simulada

Se puede generar pulsando el botón frontal de la unidad, pasando la STDU a modo simulado.

Filosofía de Mantenimiento

Se basa en la sustitución de componentes según el diagnóstico del BITE.

Controles e Indicadores

1. MODE: Permite seleccionar entre modo simulado y normal.
2. PROBE: Selecciona el sensor P1 en modo normal.
3. CURVE: Selecciona las curvas de calibración.
4. KNOTS: Indica la velocidad actual del buque.
5. SEA MILES: Indica la distancia recorrida.
6. SIM DISPLAY: Se ilumina en modo simulado.
7. P1, P2, C1 y C2: Indican el sensor y la curva seleccionada.

Salidas Remotas

Pueden ser analógicas o digitales, incluyendo salidas sincro, velocidad analógica, digital serie y salidas digitales proporcionadas por interruptores.

Descripción Funcional

Incluye la alimentación interna, el procesamiento de señal y muestreo, y el uso de un microprocesador con memorias para almacenar datos del sensor y calibración.

SPERRY SRD 331

Diseñada para minimizar los efectos de las condiciones ambientales en la exactitud de las mediciones de velocidad. Mide la velocidad y distancia utilizando el desplazamiento Doppler en las ondas sonoras.

Transductor

Transmite señales sensibles de pulsos sonoros de alta frecuencia. Contiene dos ventanas transmisoras/receptoras.

Descripción por Equipo

• Unidad Electrónica: Controlada por un microprocesador.
• Unidad Principal de Prestación: Contiene circuitos de botones de seguridad.
• Transductor: De un solo eje con cable de 20 pies.

Corredera WQN-21

Compuesta por la Unidad de Control y Presentación (CDU), la Unidad Transceptora, el Transductor y la Unidad de Control/Indicación Remota (RICU).

Modos de Funcionamiento

1. Operate: Control automático de la corredera.
2. Manual: Actúa como corredera simulada.

Componentes

• CDU: Posee controles e indicadores en su panel frontal.
• Unidad Transceptora: Incluye la circuitería para la transmisión y recepción.
• Transductor: Montado en el casco, convierte la señal eléctrica en acústica.
• RICU: Complemento a la funcionalidad de la CDU, instalada en el puente.

Salidas Simuladas de Corredera

Permiten comprobar el funcionamiento del sistema mediante la variación de las indicaciones de velocidad.

Sistema de Posicionamiento Global (GPS NAVSTAR)

Sistema de temporización y navegación basado en el espacio. Utiliza una constelación de satélites que transmiten señales de RF.

Componentes

• Satélites: Transmiten señales moduladas con un código único.
• Receptores GPS: Decodifican las señales y calculan la posición, velocidad y tiempo.

Mensaje de Navegación

: SAT transmite el mensaje en dos señales de radio-frecuencia de banda ancha.// Link 1: se centra en 1575.42 Mhz, esto se modula por un código de presión y un código de rumbo/adquisición. // - Link 2: 1227.6 Mhz, se modula por código de precisión -/- Ambos son transmitidos a baja potencia, de esta forma se reducen los efectos de jamming (interferencias) -/ CÓDIGO C/A -rumbo adquision-Compuesto .- --Código de 1023 bit --Frecuencia de reloj de 1023MHz -- Sólo se toma un milisegundo para correr el código completo. -Se asigna un código diferente a cada satélite, este se elige de unos códigos llamados “gold” codes.-El C/A modula la señal L1 sobre 2046 MHz, el valor del reloj y la secuencia permite al receptor recibir una señal rápida.CÓDIGO P .-Es una larga secuencia de código de 267 días, cada satélite es asignado a un segmento semanal de este código que se restablece cada medianoche del sábado al domingo.---Modula en la señal  L1 y L2 sobre 20.46 -- Tiene un valor de 10.23 MHz se repite cada 7 días-Los receptores recogen y almacenan el almanaque de los satélites en una memoria.-Estos datos están disponibles cuando el receptor se enciende por primera vez, proporciona información de la localización de los satélites.-Proporciona información acerca de la localización de los satélites. Los operadores incluyen la información (posición, velocidad y tiempo) para poder encontrar a los satélites. Los receptores determinan los satélites que están a la vista y busca la secuencia de los códigos que los identifican.ElCód C/A de un satélite es identificado el receptor cambia al código P de mayor precisión, recogiendo el mensaje de datos de navegación y actualización la memoria crítica.-Posicionamiento del GPS: basado en el principio de determinación de distancia al satélite: midiendo el tiempo que toma una señal de satélite en ir desde él hasta el receptor. La distancia entre satélite y receptor se saca de la multiplicación del tiempo por la velocidad de la luz. La posición 3-D se saca por la determinación de la distancia de 3 satélites.-/-

6.2.- FALLOS--Posición del satélite y error de reloj del satélites--Retraso atmosférico de las señales de los satélites--Error de reloj del receptor--/--Cada satélite tiene un reloj que temporiza la transmisión de señales. La corrección de estos se envía aun satélite cada 24hs en forma de datos de almanaque y efemérides. -- D  EFEMÉRIDES: contienen la corrección de la posición y reloj para cada satélite. -- D DE ALMANAQUE: contienen la posición del satélite para todos los satélites.--El receptor recibe las efemérides y almanaque desde cada satélite y compensa los errores de posición y reloj.--// RETARDOS ATMOSFÉRICOS.- - troposféricos: están previstos y esta predicción se incluye en los datos de almanaque.-ionosféricos: son un error porque la ionosfera es más fina en algunas zonas.////Los receptores determinan la distancia a un satélite midiendo el tiempo entre la señal de transmisión y recepción.- El 4º satélite proporciona la media adicional necesaria para que el receptor calcule el error de reloj común a todas las medidas de distancia y corregida la posición del receptor – SATELLITEAVAILABILITY(SA).-es el proceso de adquirir la capacidad de precisión máx de GPS, solo para usuarios autorizados y menos disposición para otros usuarios. Este proceso introduce deliberadamente y de forma variada en las señales de satélite.-- NIVELES DE SERVICIO DE POSICIONAMIENTO.- - PrecisePositioningService(PPS): es un servicio de posicionamiento, velocidad y temporizado de alta precisión (usuarios autorizados). Estos usan la información de los receptores de SPS, leen la información codificada que contiene las correcciones de los errores generados por los SA. – EstándarPositioningService(SPS): es un servicio de posicionamiento y temporizado de menor precisión. (Todos los usuarios) Estos usan la información GPS transmitida en “abierto”, esta contiene los errores introducidos por el SA.-  SPOOFING: es la generación y transmisión de señales de satélite falsas que se envían a los receptores como señales reales.