Sistema de navegación por satélite
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Los sistemas de navegación por satélite permiten que pequeños dispositivos electrónicos determinen su localización (longitud, latitud, y altitud) con errores de algunos metros, usando señales de radio que transportan datos de tiempo, que son transmitidas en línea recta desde los satélites. Los receptores en la superficie terrestre pueden fijar la posición exacta. También se utilicen para calcular el tiempo horario exacto, utilizándose como referencia para los experimentos científicos. El Sistema de posicionamiento global o GPS (Global Positioning System) es el único sistema de navegación basado en los satélites completamente operativo en el 2007.
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[editar] Historia y teoría
Un temprano precursor fueron los sistemas terrestres de LORAN y de Omega, que utilizaron los radiotransmisores de baja frecuencia (100 KHz) terrestres en vez de los satélites. Estos sistemas difundían un pulso de radio desde una localización "maestra" conocida, seguido por pulsos repetidos desde un número de estaciones "esclavas". El retraso entre la recepción y el envío de la señal en las estaciones auxiliares era controlado, permitiendo a los receptores comparar el retraso entre la recepción y el retraso entre enviados. A través de este método se puede conocer la distancia a cada uno de las estaciones auxiliares.
El primer sistema de navegación por satélites fue el "Transit", un sistema desplegado por el ejército de Estados Unidos en los años 1960. Transit se basaba en el efecto Doppler: los satélites viajan en trayectorias conocidas y difunden sus señales en una frecuencia conocida. La frecuencia recibida se diferencia levemente de la frecuencia de la difundida debido al movimiento del satélite con respecto al receptor. Monitorizando este cambio de frecuencia a intervalos cortos, el receptor puede determinar su localización a un lado o al otro del satélite, la combinación de varias de estas medidas, unido a un conocimiento exacto de la órbita del satélite pueden fijar una posición concreta.
Los sistemas modernos son más directos. El satélite difunde una señal que contiene la posición del satélite y el tiempo exacto en que la señal fue transmitida. La posición del satélite se transmite en un mensaje de datos que se superpone en un código que sirve como referencia de la sincronización. El satélite utiliza un reloj atómico para estar sincronizado con todos los satélites en la constelación. El receptor compara el tiempo de la difusión, que está codificada en la transmisión, con el tiempo de la recepción, medida por un reloj interno, de forma que se mide el "tiempo de vuelo" de la señal desde el satélite. Varias de estas medidas se pueden hacer al mismo tiempo de diferentes satélites, permitiendo fijar continuamente la posición en tiempo real.
Cada medida de la distancia, coloca al receptor en una cáscara esférica de radio la distancia medida. Tomando varias medidas y después buscando el punto donde se cortan, se obtiene la posición. Sin embargo, en el caso de un receptor móvil que se desplaza rápidamente, la posición de la señal se mueve mientras que las señales de varios satélites son recibidas. Además, las señales de radio se retardan levemente cuando pasan a través de la ionosfera. El cálculo básico procura encontrar la línea tangente más corta a cuatro cáscaras esféricas centradas en cuatro satélites. Los receptores basados en satélites de la navegación, reducen los errores usando combinaciones de señales de múltiples satélites y correlaciones múltiples. Además usan técnicas como los filtros de Kalman para combinar los datos de ruido que hacen cambiar en una sola estimación la posición, el tiempo, y la velocidad.
[editar] Aplicaciones civiles y militares
El origen de la navegación por satélite fue militar. La navegación por satélite permite alcanzar una precisión que no se había conseguido hasta este momento, en los objetivos de las armas, aumentando su efectividad, y reduciendo muertes no deseadas (daños colaterales), que producían las armas convencionales. (Véase bomba inteligente). La navegación por satélite también permite que las tropas sean dirigidas y se localicen fácilmente.
La navegación por satélite se puede considerar un factor multiplicador de la fuerza. Particularmente, la capacidad de reducir muertes involuntarias tiene ventajas particulares en las guerras de luchada por la democracia, donde la opinión pública, tiene una gran influencia en la guerra. Por esta razón, un sistema de navegación por satélite es un factor esencial para cualquier potencia militar.
Los sistemas de navegación por satélite tienen muchas aplicaciones civiles:
- Navegación: dispositivos de mano para senderismo, dispositivos integrados en los coches, camiones, barcos y aviones
- Sincronización
- Sistemas de localización para emergencias
- Introducción de datos en Sistema de Información Geográfica
- Búsqueda y rescate
- Ciencias geofísicas
- Seguimiento de los dispositivos usados en la fauna
Hay que tener encuentra que hay países que proveer señales para la navegación por satélite, pero también se puede negar su disponibilidad. El propietario de un sistema de navegación por satélite tiene la capacidad de degradar o eliminar servicios basados en los satélites de la navegación sobre cualquier territorio que desee. Así, si la navegación por satélite se convierte en un servicio esencial, los países sin sus propios sistemas de navegación por satélite se convertirán en clientes de los estados que provean estos servicios.
Igualmente si se aplica al uso de bombas inteligentes: el propietarios del sistema de navegación por satélite puede degradar la eficacia del funcionamiento de las bombas inteligentes que son utilizadas por otros países que usando su sistema de navegación por satélite, haciéndolas inútiles.
[editar] Sistemas de navegación basados en satélite actuales y futuros
Sistema de posicionamiento global (GPS): Operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, es el único sistema de navegación por satélite completamente operativo en 2007. El sistema está formado por una constelación de 24 a 27 satélites que se muevan en órbita alrededor de seis planos. El número exacto de satélites varía en función de los satélites que se retiran cuando ha transcurrido su vida útil. Se mueven en una órbita de aproximadamente 20.000 kilómetros con una inclinación de 55 grados. Los satélites son monitorizados por una red mundial de las estaciones de seguimiento. Los datos de seguimiento se envían a la estación de control principal que pone continuamente al día la posición y el reloj de cada satélite. Los datos actualizados son enviados al satélite a través de varias antenas en tierra.
Sistema de posicionamiento Galileo: La Unión Europea y la Agencia Espacial Europea acordaron poner en marcha en 2002 su propio GPS, llamado Galileo. Con un coste de 2500 millones de dólares. Los satélites requeridos serán lanzados entre 2006 y 2008 y el sistema funcionará, bajo control civil, a partir de 2010 (dos años más tarde de lo inicialmente previstos). El primer satélite fue lanzado el 28 de diciembre de 2005. Se espera que Galileo sea compatible con la próxima generación del GPS que estará operativa antes del 2012. Los receptores podrán combinar las señales de 30 satélites de Galileo y 28 del GPS, aumentando la precisión de las medidas.
GLONASS: La antigua Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS), tenía un sistema de navegación por satélite contrapuesto al GPS llamado GLONASS que ha sido utilizado como reserva por algunos receptores comerciales del GPS. Se espera que la constelación de GLONASS, que ahora es ruso, vuelva a estar operativa completamente antes de 2010. Está planificado incluir la participación de la India.
EGNOS: Como precursor del Galileo, la Agencia Espacial Europea, la Comisión Europea y Eurocontrol están desarrollando el EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System). Está pensado para complementar a los sistemas GPS y GLONASS informando de la confianza y exactitud de las señales, permitiendo localizaciones con errores en torno a 5 metros. El sistema debería ser cualificado para uso en aplicaciones de seguridad en 2008.
Beidou: China ha comenzado a lanzar una serie de satélites que formarán un sistema de navegación llamado Beidou.
DORIS (Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite): Es un sistema francés de precisión. [1]
