Mensaje de Navegación
Mensaje de Navegación
Los equipos de navegación (receptores, antenas, etc.,)reciben y decodifican las señales de radiofrecuencia enviadas desde satélites, Esta información es usada para calcular la posición, la velocidad y obtener información precisa de tiempo. En el receptor es medido el tiempo que demora la señal desde el satélite; multiplicando ese tiempo por la velocidad de la luz se puede determinar la distancia exacta a cada satélite.
Calculando la distancia a tres satélites es posible determinar su posición; la velocidad se calcula midiendo la razón de cambio de las señales de radiofrecuencias, Para calcular la posición en tres dimensiones se requiere contar con un mínimo de cuatro satélites.
Cada satélite transmite continuamente su mensaje de navegación en dos frecuencias:
La frecuencia L1 está centrada en 1575.42 MHz y está modulada en un código de precisión (código P) y en un código de adquisición (código C-A).
La frecuencia L2 está centrada en 1227,60 MHz y modulada sólo en el código P. El código P está reservado para usuarios militares que requieren mayor exactitud y un alto grado de protección contra interferencias. El código C-A es utilizado por cualquier navegante y para ayudar a la adquisición del código P. Proporciona una exactitud más baja en relación al código P y suministra un reloj para la transmisión de los mensajes de navegación de cada satélite. Existe también un código aún más exacto, disponible sólo para algunos usuarios, conocido como Selective Adquisition (S-A) con capacidad anti spoofing, en que la información transmitida por los satélites es en base a un sistema criptográfico.
Durante su operación, el equipo de navegación recolecta y almacena en su memoria el almanaque del satélite. Los datos del almanaque normalmente están disponibles cuando se enciende el equipo y da la información acerca de la posición de los satélites. El operador sólo debe introducir una posición cercana y hora estimada para que el equipo inicie el almacenamiento del almanaque en su memoria. Con esta información, el equipo de navegación determina cuáles satélites son convenientes y rebusca los códigos de éstos. Cuando el código C-A del satélite está identificado, el equipo automáticamente cambia al código P para obtener el mensaje de navegación y actualizar su memoria. Obtención de la posición Como ya se indicó, para obtener la posición el GPS se basa en el principio de calcular las distancias a los satélites. Esto se logra midiendo el tiempo que transcurre desde la emisión de la señal hasta la recepción, el que se multiplica por la velocidad de la luz para obtener la distancia. El punto donde se cortan las distancias es la posición del navegante.
Obviamente, esta explicación no considera los errores que deben corregirse, como:
a) Desfase horario entre el satélite y el observador.
b) Efectos atmosféricos tales como retrasos tropos feéricos y paso de la señal por la ionosfera.
c) Diferencias entre los elipsoides de referencia.
El mensaje de navegación está constituido por los siguientes elementos:
Se transmite a un régimen binario de 50 bps y se tarda 12.5 min. en enviarlo completamente. Su estructura se muestra a continuación:
Subsistema De Control Mensaje De Navegación:
Este subsistema consiste en una Estación Maestra de Control, localizada en Colorado Springs, California E.U., y cuatro estaciones más, distribuidas a lo largo del ecuador alrededor del mundo. Cada estación de control rastrea los satélites GPS mediante radiotelescopios y envía la información hacia la estación maestra, donde se llevan a cabo complicados cálculos para determinar las efemérides precisas de cada satélite y el error de reloj correspondiente. La estación maestra genera la actualización de la información de navegación de cada satélite y la transmite a los satélites, esta información a su vez es retransmitida por los satélites como parte de su mensaje de navegación al Subsistema del Usuario. En el mensaje de navegación se encuentra la siguiente información:
* ALMANAQUE DE LOS SATÉLITES
* EFEMÉRIDES PRECISAS
* PARÁMETROS DE LAS ÓRBITAS SATELITALES
* DATOS DE LA CORRECCIÓN IONOSFÉRICA
* DATOS DE CORRECCIÓN DEL RELOJ
* ESTADO DE LOS SATÉLITES
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Estaciones del Subsistema de Control:
1. Hawaii
2. Ascensión
3. Diego García
4. Kwajalein
5. Colorado Springs
El Subsistema de Control es operado por las fuerzas armadas norteamericanas.
GLONAS transmite señales a diferentes frecuencias, hay dos problemas principales los cuales afectan el calculo de ambigüedades en la fase portadora.
Errores:
1. Cada una de las señales del GLONASS puede ser demorada a través de la antena, los cables o filtros en el receptor, para el GPS las demoras son identificables porque las señales son identificables en la misma frecuencia y entonces ellas simplifican los errores del reloj.
2. El hecho de que las medidas son hechas a tiempos ligeramente diferentes.
GLONASS emplea dos mensajes de navegación que van sumados a los códigos C/A y P respectivamente.
La información contenida en las efemérides permite al receptor GLONASS conocer exactamente la posición de cada satélite en cada momento. Además de las efemérides, en el mensaje de navegación hay otro tipo de información como el estado de salud del satélite, edad de los datos, cronometraje de épocas, bits de reserva, al igual que puede incluir información que permita el uso de los sistemas GPS y GLONASS simultáneamente (WGS–84 y PZ–90).
Cada uno de los satélites de GLONASS emite un mensaje de navegación en esta categoría, compuesto por una trama que a su vez esta formada por 5 subtramas. Cada subtrama contiene 15 palabras de 100 bits cada una. El tiempo que tarda cada subtrama en ser emitida es de 10 a 15 segundos por lo que una trama completa duraría máximo 2.5 minutos.
Cada subtrama posee la información del almanaque de 5 satélites. Este almanaque posee el restante compendio de palabras que contiene información de efemérides aproximadas al resto de satélites de la información ya que las tres primeras palabras de cada subtrama contienen información de las efemérides propias de cada satélite, llegando al receptor cada 30 segundos.
El sistema de navegación P fue descifrado por varias organizaciones y entidades individuales ya que no hay un pronunciamiento oficial. De acuerdo a dichas investigaciones en este nivel cada satélite emite una trama formada por 72 subtramas. Cada subtrama contiene 5 palabras de 100 bits. Una subtrama tarda 10 segundos en ser emitida. Las tres primeras subtramas contienen las efemérides detalladas del propio satélite, por lo que estas llegaran al receptor cada 10 segundos una vez establecida la recepción.
El marco de referencia de GLONASS es un sistema geocéntrico coordenado (SGS- 90 or PZ 90).
El GPS y GLONASS trabajan con sistemas de referenciación distintos, la transformación hacia la vinculación de los dos sistemas es necesaria para su mayor capacidad.
Cada satélite del sistema esta equipado con relojes de cesio que son corregidos dos veces al día, lo que permite una precisión de 15 nanosegundos en la sincronización de tiempos de los satélites respecto al Sistema de Tiempos GLONASS (GLONASST) el cual es generado en la Central de Sincronización de Tiempos de Moscú. La diferencia del sistema de tiempos con GPS radica en que este ultimo utiliza el sistema TAI (Tiempo Atómico Internacional) el cual no tiene en cuenta la disminución de la velocidad de la tierra respecto al sol, como si lo ase el sistema UTC (CIS) bajo control del Centro Meteorológico Principal del Servicio Ruso de Tiempos y Frecuencias de Mendeleevo. Lo que implica un desfase en el sistema de GPS de 1 segundo por año, alterando la sincronización con el día solar
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