GNSS, posicionamiento vía satélite

Todos lo conocemos como GPS, pero la tecnología de posicionamiento global va mucho más allá, teniendo a nuestra disposición diferentes constelaciones en el cielo.

El GPS o “Global Positioning System” es el sistema de GNSS más antiguo y conocido. El GPS fue desarrollado por el Departamento de Defensa de EE. UU. como un sistema militar preciso. Comenzó en los años 70, lanzando el primer satélite de la constelación en 1978 y declarándose completamente operativo en 1995. 

A raíz del trágico incidente del vuelo 007 de Korean Airlines, se anunció que una vez estuviese terminado el sistema, estaría disponible para su uso civil. 

Hasta el año 2000, su precisión estaba limitada en el ámbito civil a 100 metros, corrigiéndose por el presidente Bill Clinton y pasando a tan solo 10-20 metros de error.

Mas tarde, se desarrollaron el sistema ruso Glonass, el europeo Galileo y el chino BeiDou. Muchos mejoran su precisión, entre 3 y 10 metros de error y siguen siendo de uso militar y civil. 

¿Cómo funcionan?

Su funcionamiento se fundamenta en la trilateración satelital, y se basa en medir distancias desde múltiples puntos de referencia. Cada satélite está situado a una altitud de unos 20.000 kilómetros y dispone de un reloj atómico de alta precisión. De manera continua, transmite hacia la tierra su posición exacta y la hora a la que ha enviado dicho mensaje.

Cálculo de la posición

Para dicho calculo, el receptor debe captar al menos las señales de 4 satélites:

 Trilateración:

• Con la distancia a un satélite, se sabe que el receptor está en algún punto de una esfera centrada en ese satélite.
• Con la distancia a dos satélites, el receptor se encuentra en la intersección de dos esferas (un círculo).
• Con la distancia a tres satélites, se encuentra en la intersección de tres esferas (dos posibles puntos, uno de los cuales es descartado por ser físicamente imposible o demasiado alejado).

Corrección del Reloj (Cuarto Satélite): Aunque los satélites tienen relojes atómicos, los relojes del receptor son menos precisos. El cuarto satélite es crucial para resolver esta «variable de tiempo» y corregir el error de sincronización, garantizando una posición 3D precisa (latitud, longitud y altitud)

Frecuencias de trabajo

Los diferentes sistemas de posicionamiento utilizan varias bandas de radio en el espectro de la Banda L, entre 1 y 2 GHz. El uso de múltiples frecuencias es muy importante para mejorar la precisión, y poder corregir los errores causados por el paso de las señales a través de la ionosfera.

Sistema	País / Bloque	Banda Principal	Frecuencia Central (MHz)	Observaciones
GPS	Estados Unidos	L1	1575,42 MHz	La banda más utilizada por dispositivos civiles de consumo.
		L2	1227,60 MHz	Utilizada históricamente por militares y receptores de alta precisión.
		L5	1176,45 MHz	La señal civil más nueva, diseñada para aplicaciones críticas (aviación, alta precisión).
Galileo	Unión Europea	E1	1575,42 MHz	Coincide exactamente con GPS L1, lo que facilita la interoperabilidad.
		E5a	1176,45 MHz	Coincide exactamente con GPS L5.
		E5b	1207,14 MHz	Banda utilizada para servicios comerciales de alta precisión.
GLONASS	Rusia	G1	1598-1609 MHz	Históricamente utilizaba una técnica llamada FDMA (Frecuencia Variable).
		G2	1242 -1251 MHz	Banda secundaria.
BeiDou (BDS)	China	B1I	1561,098 MHz	Banda principal para servicios abiertos.
		B2a	1561,098 MHz	Una de las señales de alta precisión.
		B3I	1268,52 MHz	Utilizada para servicios de alta precisión.

La tendencia actual es la interoperabilidad y multibanda, receptores capaces de usar y combinar diferentes bandas de diferentes sistemas y lograr una mejor recepción en lugares cerrados como bosques y una mayor precisión.

Si habéis llegado hasta aquí, espero que este post haya sido de vuestro agrado y como siempre, nos vemos muy pronto y ¡un saludo desde los tejados!