Tecnologías de Posicionamiento y Navegación: Radar, Radionavegación y GPS

Tecnologías de Radar: Doppler y FM

Radar Doppler: Medición de Velocidad

El radar Doppler se utiliza para realizar mediciones precisas de la velocidad de un objeto. Cuando esta señal encuentra un objeto en movimiento, la frecuencia de la onda reflejada cambia con respecto a la transmitida, que se toma como referencia. Utilizando esta variación de frecuencia, el radar determina la velocidad del objetivo. Los radares de tráfico de la policía y los utilizados en competiciones deportivas son algunos ejemplos de radares que emplean esta tecnología.

Radares FM: Velocidad y Posición

Los radares FM también emiten señales continuas, pero en este caso, moduladas en frecuencia. A diferencia del radar Doppler, las variaciones en frecuencia de la señal transmitida permiten no solo conocer la velocidad del objetivo, sino también su posición.

Radionavegación: Concepto y Aplicaciones

La radionavegación nos permite determinar la posición en la que nos encontramos midiendo el tiempo de recorrido de una onda electromagnética cuando viaja de un transmisor a un receptor. Existen aproximadamente 100 tipos distintos de sistemas de radionavegación que se utilizan en la actualidad.

Usos y Aplicaciones de la Radionavegación

Entre los distintos usos, cabe destacar, sobre todo, los siguientes:

• Determinar el recorrido y la posición de medios de transporte como barcos, aviones, coches y otras aeronaves.
• Conocer la velocidad de dichos medios de transporte.
• Calcular la distancia, el tiempo de viaje y la hora de salida y puesta del sol.
• Fines militares.

Sistemas de Radionavegación Modernos

En la actualidad, solo se utilizan dos sistemas principales: Loran y NAVSTAR-GPS, ya que son los más modernos y ofrecen menor margen de error en la precisión.

Factores de Error en la Radionavegación

Los posibles factores de error en los sistemas de radionavegación son:

• Señal de trayectoria múltiple.
• Errores orbitales.
• Demoras por ionosfera y troposfera.
• Degradación intencional de la señal satelital.
• Número de satélites visibles.
• Geometría/sombreado de los satélites.
• Errores del reloj del receptor.

El Sistema NAVSTAR-GPS

El NAVSTAR-GPS, comúnmente conocido como GPS, es un sistema de radionavegación basado en satélites que utiliza mediciones de distancia precisas de los satélites GPS para determinar la posición y la hora en cualquier parte del mundo.

Arquitectura del Sistema GPS

La arquitectura del sistema GPS consta de tres segmentos principales:

• El segmento espacial: formado por los satélites en órbita.
• El segmento de control (terreno): formado por las infraestructuras en tierra.
• El segmento de usuario: constituido por todos los equipos receptores en tierra, mar o aire.

Características de los Satélites GPS

• Se inició con 24 satélites; actualmente cuenta con 30.
• Vida media de cada satélite: 10 años, siendo sustituidos a medida que envejecen.
• Órbita no geoestacionaria, casi circular, con un radio de 26.560 km (20.200 km de altura sobre la superficie terrestre), y una velocidad de 3.218 km/h.
• Cada satélite invierte 11 horas y 58 minutos en dar una vuelta completa a la Tierra.
• Las órbitas se distribuyen en 6 planos orbitales inclinados 55º respecto al ecuador terrestre, con 4 satélites operativos más 1 de reserva en cada órbita.

Servicios del GPS

El sistema GPS ofrece dos servicios principales: el Servicio de Posicionamiento Estándar (SPS) para uso civil y el Servicio de Posicionamiento Preciso (PPS) para uso militar.

Servicio de Posicionamiento Estándar (SPS)

Disponible para todos los usuarios de GPS (militares, privados y comerciales) a nivel mundial y de forma continua, sin coste directo. Por razones de seguridad nacional, el Departamento de Defensa de EE. UU. puede degradar la exactitud del servicio SPS utilizando una técnica conocida como Disponibilidad Selectiva (SA), manipulando los datos de los mensajes de navegación en órbita (epsilon) y/o la frecuencia del reloj del satélite (temblor). Precisión: entre 10 y 20 metros.

Servicio de Posicionamiento Preciso (PPS)

Servicio militar de alta exactitud para posicionamiento, velocidad y tiempo, disponible a nivel mundial y de forma continua para usuarios autorizados por el Departamento de Defensa de EE. UU. Solo pueden acceder a este servicio usuarios con equipo y claves criptográficas específicas, así como receptores con hardware especial. El PPS fue diseñado principalmente para usos militares en EE. UU. y sus aliados, ciertas agencias gubernamentales de EE. UU. y usuarios civiles seleccionados, aprobados específicamente por el gobierno de EE. UU. Precisión: 2,2 m horizontal y 27 m vertical.