Introducción
El Ente Público Puertos del Estado se
plantea ampliar las ayudas radioeléctricas a la navegación que viene operando en
todo el litoral español mediante el establecimiento de una Red Nacional DGPS
(Differential Global Positioning System). El servicio DGPS facilitará una mayor
precisión para la navegación (del orden de 10 metros) en cualquier condición
atmosférica, complementará las técnicas actuales de radionavegación mediante
radiofaros convencionales, e incluso mejorará la precisión obtenida actualmente
con ayuda de los radares embarcados. El área de cobertura del servicio DGPS
incluirá una franja de 100 km. paralela a todo el litoral peninsular e
insular.
En este documento se presentan los conceptos básicos del servicio, y se evalúan y cuantifican las variables y la misma necesidad de este servicio desde el punto de vista del usuario.
Para ello se han tenido en cuenta los trabajos de investigación realizados
durante los últimos diez años por el servicio de Guardacostas de los EE.UU.,
organismo pionero en la técnica diferencial aplicada al Sistema de
Posicionamiento Global. Igualmente se recogen aquí las investigaciones llevadas
a cabo por el Departamento Técnico de Señales Marítimas del Ente Público de
Puertos del Estado.
Concepto de GPS Diferencial
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Requisitos del Usuario |
Introducción |
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El esquema conceptual del DGPS fue estudiado y definido por el Departamento de Investigación y Desarrollo del Guardacostas de los EE.UU. por extensión de sus esquemas diferenciales para los sistemas de navegación Loran C y Omega al sistema de posicionamiento GPS. Los elementos funcionales del servicio DGPS son:
| Estación de referencia | Un receptor GPS situado en una posición georreferenciada, con un ordenador para el cálculo de las correcciones por comparación del mensaje del satélite con la posición conocida. |
| Estación de difusión | Un radiofaro marítimo que, además de su función normal, difunde los mensajes de corrección diferencial a los usuarios mediante modulación MSK (Minimum Shift Keying). |
| Monitor de Integridad | Un receptor de radiofaro con demodulador MSK, y un receptor GPS capaz de aplicar las correcciones diferenciales, situados en una posición conocida. La posición GPS corregida es comparada con la posición conocida para determinar el error del servicio y generar la alarma de integridad. |
| Centro de Control | Centro de operaciones del servicio DGPS. También realiza el archivo y proceso de los datos resultantes del servicio DGPS. |
| Equipo de Usuario | Un receptor de radiofaro con demodulación MSK, y un receptor GPS capaz de recibir la corrección diferencial. |
Investigaciones Previas y Experiencias en España
El
Ente Público Puertos del Estado realizó en 1994 un Informe
sobre las Tendencias Actuales en Sistemas de Radionavegación Marítima, que recoge la situación de los
sistemas de radionavegación marítima a nivel mundial.
Asimismo, Puertos del Estado ha elaborado una serie de Estudios para la implantación de una red DGPS en la costa española, incluyendo:
Por encargo del EPPE, la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación, de la Universidad Politécnica de Madrid, ha desarrollado una aplicación informática para el cálculo de las coberturas radioeléctricas de los radiofaros marítimos, en la banda de 283.5 a 325.0 kHz, a fin de determinar el alcance de las señales de corrección, así como un estudio de interferencias con los radiofaros próximos.
Utilizando esta herramienta, el Departamento Técnico de Señales Marítimas del Ente Público Puertos del Estado ha realizado un plan de cobertura radioeléctrica para establecer la Red Nacional DGPS, seleccionando para ello los emplazamientos de 17 de los radiofaros existentes o previstos en el vigente Plan de Señales Marítimas.
Como complemento a estas actividades, las compañías españolas ITP, ISDEFE e INDRA ESPACIO han presentado al Programa ATYCA del Ministerio de Industria y Energía, el proyecto de Desarrollo Tecnológico de un Sistema GPS Diferencial.
Un equipo de ingenieros de estas tres compañías está elaborando especificaciones técnicas y requisitos del usuario para la correcta aplicación de la técnica diferencial a la navegación por satélite, y desarrollará los equipos y sistemas electrónicos que se consideren necesarios para la implantación del sistema y las pruebas operativas del mismo con equipos embarcados; todo ello durante el presente año.
El Problema de la Falta de Integridad del GPS
Tras el éxito
alcanzado en las demostraciones en distintos países de la capacidad del DGPS
para mejorar la precisión para la navegación interior y de aproximación a
puerto, hay un segundo aspecto mejorable en relación con el sistema GPS: la
integridad de la información obtenida de los satélites.
La integridad es un concepto fundamental en la navegación. Hace referencia a cómo de fiables son los datos que se están usando para seguir una determinada ruta o realizar una determinada operación. Para cuantificar la integridad, se suele expresar el riesgo de pérdida de integridad como la probabilidad de un fallo no detectado. Para la navegación, es preferible que un instrumento deje de proporcionar datos a que los datos sean erróneos. La situación menos deseable es que un instrumento "mienta", requiriéndose por tanto una gran integridad en los sistemas de navegación.
La integridad del sistema GPS puede verse afectada por las siguientes situaciones:
El diseño del sistema de control de los satélites GPS permite que un satélite sea capaz de transmitir información errónea durante varias horas antes de que el problema pueda ser detectado y corregido, o al menos, avisados los usuarios. Históricamente, esta situación se ha producido intencionadamente cada vez que el Gobierno de los EE.UU. lo ha estimado conveniente por motivos militares, produciéndose graves errores de posicionamiento en los receptores comunes o civiles.
La Asociación Internacional de Autoridades de Faros (IALA) y la Organización Marítima Internacional (OMI), habiendo hecho un seguimiento de las tendencias y el potencial del GPS, reconocen también la necesidad de mejorar la integridad que proporciona el GPS.
El sistema DGPS puede servir de alarma de integridad gracias a la monitorización continua de la exactitud de los satélites y al enlace de comunicaciones en tiempo real con los usuarios del servicio de navegación, lo que permite alertarles sobre la inexactitud de la información GPS casi inmediatamente.