馃敶✈️ 184. Sistema de Posicionamiento Global (GPS) 馃殎 Global Positioning System (GPS)
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Sistema de posicionamiento global (GPS) - Global Positioning System (GPS)
El sistema de posicionamiento global (GPS) es el tipo de navegaci贸n de m谩s r谩pido crecimiento en la aviaci贸n. Se lleva a cabo mediante el uso de sat茅lites NAVSTAR puestos y mantenidos en 贸rbita alrededor de la tierra por el Gobierno de Estados Unidos.
Las transmisiones codificadas continuas de los sat茅lites facilitan la localizaci贸n de la posici贸n de una aeronave equipada con un receptor GPS con extrema precisi贸n. El GPS puede utilizarse por s铆 solo para la navegaci贸n en ruta, o puede integrarse en otros sistemas de navegaci贸n, como el VOR/RNAV, la referencia inercial o los sistemas de gesti贸n de vuelo.
Hay tres segmentos del GPS: el segmento espacial, el segmento de control y el segmento de usuario. Los t茅cnicos de las aeronaves s贸lo se ocupan de los equipos del segmento de usuario, como los receptores GPS, las pantallas y las antenas.
Veinticuatro sat茅lites (21 activos, 3 de repuesto) en seis planos separados de la 贸rbita a 12.625 millas sobre el planeta comprenden lo que se conoce como el segmento espacial del sistema GPS. Los sat茅lites est谩n colocados de tal manera que en cualquier lugar de la Tierra, en un momento dado, al menos cuatro estar谩n a un m铆nimo de 15潞 sobre el horizonte. Normalmente, hay entre 5 y 8 sat茅lites a la vista.
Desde cada sat茅lite se transmiten dos se帽ales cargadas de informaci贸n codificada digitalmente. La transmisi贸n del canal L1 en una frecuencia portadora de 1575,42 MHz se utiliza en la aviaci贸n civil. La identificaci贸n del sat茅lite, la posici贸n y la hora se transmiten al receptor GPS de la aeronave en esta se帽al modulada digitalmente junto con informaci贸n de estado y de otro tipo. Los militares utilizan un canal L2 de 1227,60 MHz.
La cantidad de tiempo que tardan las se帽ales en llegar al receptor GPS de la aeronave desde los sat茅lites transmisores se combina con la ubicaci贸n exacta de cada sat茅lite para calcular la posici贸n de una aeronave. El segmento de control del GPS supervisa cada sat茅lite para garantizar que su ubicaci贸n y su hora sean precisas.
Este control se realiza con cinco estaciones de recepci贸n en tierra, una estaci贸n de control principal y tres antenas de transmisi贸n. Las estaciones receptoras env铆an la informaci贸n de estado recibida de los sat茅lites a la estaci贸n de control principal. Se realizan c谩lculos y se env铆an instrucciones de correcci贸n a los sat茅lites a trav茅s de los transmisores.
El segmento de usuarios del GPS est谩 compuesto por los miles de receptores instalados en los aviones, as铆 como por cualquier otro receptor que utilice las transmisiones del GPS. En concreto, para el t茅cnico de aeronaves, la secci贸n de usuario consiste en un panel de control/pantalla, los circuitos del receptor GPS y una antena.
El control, la pantalla y el receptor suelen estar ubicados en una sola unidad que tambi茅n puede incluir circuitos VOR/ILS y un transceptor de comunicaciones VHF. La inteligencia del GPS est谩 integrada en las pantallas multifuncionales de los aviones con cabina de cristal.
El receptor GPS mide el tiempo que tarda en llegar una se帽al procedente de tres sat茅lites transmisores. Como las ondas de radio viajan a 186.000 millas por segundo, se puede calcular la distancia a cada sat茅lite. La intersecci贸n de estos rangos proporciona una posici贸n bidimensional de la aeronave.
Se expresa en coordenadas de latitud/longitud. Al incorporar la distancia a un cuarto sat茅lite, se puede calcular tambi茅n la altitud sobre la superficie de la tierra. El resultado es una posici贸n tridimensional. Las entradas adicionales de los sat茅lites afinan la precisi贸n de la posici贸n.
Una vez descifrada la posici贸n de la aeronave, la unidad GPS procesa muchos resultados 煤tiles para la navegaci贸n, como la velocidad, la direcci贸n, el rumbo hacia un waypoint, la distancia recorrida, la hora de llegada, etc. Estos datos pueden ser seleccionados para ser mostrados.
Los waypoints se pueden introducir y almacenar en la memoria de la unidad. Las caracter铆sticas del terreno, los datos del aeropuerto, la informaci贸n VOR/RNAV y de aproximaci贸n, las frecuencias de comunicaci贸n, etc., tambi茅n pueden cargarse en una unidad GPS. La mayor铆a de las unidades modernas vienen con capacidad de visualizaci贸n de mapas en movimiento.
Una de las principales ventajas del uso del GPS es la inmunidad a las interrupciones del servicio debidas a las condiciones meteorol贸gicas. Se introducen errores mientras las ondas portadoras viajan a trav茅s de la ionosfera; sin embargo, 茅stos se corrigen y se mantienen al m铆nimo. Adem谩s, el GPS es relativamente barato.
Los receptores GPS para la navegaci贸n IFR en aviones deben ser construidos seg煤n la norma TSO-129A. Esto eleva el precio por encima del de las unidades de mano utilizadas para ir de excursi贸n o en un autom贸vil.
Pero el coste global del GPS es bajo debido a su peque帽a infraestructura. La mayor parte de la precisi贸n inherente est谩 integrada en los segmentos de espacio y control, lo que permite un posicionamiento fiable con equipos de usuario poco costosos.
La precisi贸n del GPS actual es de 20 metros en horizontal y un poco m谩s en vertical. Esto es suficiente para la navegaci贸n en ruta con una precisi贸n superior a la requerida. Sin embargo, las salidas y las aproximaciones requieren una precisi贸n m谩s estricta. La integraci贸n del sistema de aumento de 谩rea amplia (WAAS) mejora la precisi贸n del GPS hasta los 7,6 metros y se discute m谩s adelante.
El futuro del GPS exige una mayor precisi贸n al a帽adir dos nuevas transmisiones desde cada sat茅lite. Un canal L2C ser谩 para uso general en aplicaciones no cr铆ticas para la seguridad. Un canal L5 dedicado a la aviaci贸n proporcionar谩 la precisi贸n necesaria para los aterrizajes de categor铆a I, II y III.
Permitir谩 el plan NEXTGEN NAS junto con ADS-B. Ya se han lanzado los primeros sat茅lites NAVSTAR de sustituci贸n con capacidad L2C y L5. La implantaci贸n completa est谩 prevista para 2015.
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