Galileo, la siguiente generacion de los sistemas de localizacion por satelite

Por Evelio Martínez
Publicado en la Revista RED, Abril de 2001.

Introducción

Actualmente existen 2 sistemas de localización por satélite, GPS (Estados Unidos) y GLONASS (Rusia). Ambos sistemas tienen un común denominador, fueron concebidos inicialmente para fines militares, aunque en la actualidad son utilizados también para usos civiles. Estos dos sistemas proveen actualmente la posición [altitud, longitud, elevación y tiempo exacto] a millones de usuarios alrededor del mundo a través de las señales que emiten sus satélites y el cálculo de coordenadas desde tierra a través de receptores provistos con relojes muy precisos. Otra de las características similares de estos dos sistemas es que ambos emplean cada uno 24 satélites ubicados en una órbita media de alrededor de 20,000 Kms. Pero a pesar de ello, ambos sistemas son incompatibles e interoperables entre sí. Aunque GPS y GLONASS ofrecen sus señales a usuarios civiles, su operación sigue estando bajo el control militar.

Ambos sistemas tienen las siguientes desventajas:

» No hay garantia o cobertura de fiabilidad proveída por sus operadores (e.g. accidentes aereos)
» La fiabilidad es incierta en regiones de altas latitudes del norte de Europa
» La precisión es moderada para aplicaciones que requieren una rápida determinación de la posición
» A los usuarios no se les informa inmediatamente de los errores que ocurren en el sistema

La localización por satélite está teniendo un gran auge hoy en día, y el sistema de Estados Unidos, GPS, ha sido el más utilizado, en gran medida porque los principales fabricantes de receptores operan exclusivamente con las frecuencias del sistema estadounidense. Hablar de localización por satélite es hablar de GPS, pero hay que tener en cuenta que GPS es tan sólo uno de los sistemas de localización por satélite que existen en la actualidad.

El propósito de este artículo es hablar sobre un nuevo sistema de localización por satélite de origen europeo, denominado Galileo. Este proyecto fue concebido en 1999, y se pronostica que en el 2008 estará en servicio y que será complemento a los otros sistemas de localización por satélite existentes.

El proyecto Galileo

Galileo es un sistema de localización por satélite propuesto por la Unión Europea con apoyo de la Agencia Espacial Europea y un grupo de inversionistas privados. El proyecto Galileo, diseñado desde su concepción para usos civiles, tiene un costo total aproximado de $ 3 billones de Euros y se esperá que esté en operación en el 2008. Galileo es un sistema global independiente de GPS, pero totalmente compatible y interoperable con él. Por compatible e interoperable se entiende que un receptor Galileo podrá explotar simultáneamente las señales recibidas de los satélites Galileo y GPS.

Los satélites Galileo, con un peso total aproximado de 600 Kg. con una carga útil aproximada de 110 Kg. y un consumo de potencia de 1.7 kW., serán capaces de entregar la señal hacia la tierra con más potencia que la señal del sistema GPS, lo cual permite que la señal de Galileo sea menos interferible.

El gran reto del sistema Galileo será la sincronización entre los satélites y las terminales en tierra. Galileo empleará relojes atómicos de cesio en tierra, en contraste con GPS que utiliza estos relojes en sus satélites. Los satélites de Galileo estarán equipados con relojes de rubidio, que permiten precisiones en el orden de nanosegundos. El cálculo orbital será llevado a cabo en tierra.

El diseño del sistema

La propuesta para Galileo está basada en una constelación de satélites de órbita media (MEO, Medium Earth Orbit) y satélites geoestacionarios (GEO, Geosynchronous Earth Orbit) combinados con la apropiada infraestructura terrestre y sistemas de soporte. El segmento espacial incluye la constelación de satélites que proveen las señales a los usuarios. El segmento terrestre consiste de las estaciones de telemetría y control requeridas para los subir y recibir datos de los satélites Galileo; por otra parte, el centro de control de satélites es responsable de monitorear y controlar cada uno de los satélites.

El segmento misión comprende las diversas aplicaciones y sistemas necesarios para administrar y controlar el sistema. El segmento misión abarca el MCC (Mission Control Centres), el ICC (Integrity Control Centres), el OSS (Orbitography and Synchronisation Stations y el RIMS (Ranging and Integrity Monitoring Stations).

El MCC desempeña las siguientes tareas: generar todos los parámetros de referencia a ser usados por el sistema (tiempo, parámetros de sincronización, calendarización), monitoreo, validar y controlar las otras partes del segmento; archivar datos; evaluar y monitorear el desempeño del sistema; administrar el sistema de navegación de Galileo.

Más allá del MCC, el ICC monitorea y valida el desempeño de las señales de los satélites Galileo en el espacio, usando datos de las estaciones de control y medición (tales como el RIMS y OSS). El OSS forma una red global de estaciones que proveen datos que permiten computación a bordo de ephemeris (posiciones orbitales de los satélites) y parámetros para sincronizar los relojes de los satélites Galileos con el tiempo de Galileo. Los RIMS son estaciones remotas que actúan como sitios de colección de datos de la señal en el espacio.

El segmento del usuario comprende los diferentes tipos de receptores encargados de procesar las señales de los satélites Galileo y de otros sistemas como el EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), GPS y GLONASS.

Servicios

El sistema Galileo tiene tres componentes que representan tres niveles de desempeño:
» Global: ofreciendo cobertura mundial
»Regional: típicamente ofreciendo cobertura europea
»Local: típicamente para aeropuertos o cobertura urbana

Además, tres tipos de servicios son definidos:
» Servicio con acceso abierto: servicio básico gratuito y abierto para todo el público.
» Servicio con acceso controlado de nivel 1 (SAC 1): servicio con pago de tarifa con acceso controlado para aplicaciones comerciales y aplicaciones profesionales que necesitan niveles de desempeño superior y una garantia de servicio.
» Servicio con acceso controlado de nivel 2 (SAC 2): servicio con pago de tarifa con acceso controlado para aplicaciones de alta seguridad las cuales no deberán sufrir cualquier interrupción o distorsión por razones de seguridad.

La precisión será menor a 10 metros para los tres tipos de servicios. El servicio SCA 2 cumple con los criterios de aterrizaje impuestos por la aeronáutica civil, esto es, una precisión de 4 metros vertical y 16 metros horizontal con un 99% de disponibilidad.

Requerimientos preliminares de la señal de Galileo en el espacio

Precisión posicional [95%] ± 4.0 metros [horizontal]
± 7.7 metros [vertical]
Precisión en el tiempo [95%] 30 nanosegundos
Riesgo de integridad 2x10-7 por 150 segundos
Tiempo para alarma 6 segundos
Limite de alarma
horizontal, vertical

10-20 metros
[12 metros recomendadas]
Disponibilidad 0.9 - 0.997
Riesgo de continuidad 8x10-6 por 15 segundos
Cobertura Global

Planes de frecuencia

Durante los meses de mayo y junio del 2000 se llevó a cabo en Estambul, Turquía la reunión de la WRC (World Radiocommunication Conference) - organismo que se encarga de la asignación de frecuencias de radio. Después de un mes de debates y tomas de decisiones se dio una respuesta final. Esta decisión permite la asignación de espectro suficiente tanto para el sistema estadounidense (GPS) como para el sistema europeo (Galileo), lo cual permite a ambas entidades establecer su sistema global de navegación por satélite (GNSS, Global Navigation Satellite System).

La WRC agregó 51 MHz al final de una de las bandas para RNSS (Radionavegation Satellite Services), incrementándose de 1,215-1,260 MHz a 1,164 -1,260 MHz. Esta nueva banda tiene suficiente espacio para acomodar 24 MHz para la señal L5 de GPS, con frecuencia central en 1176.45 MHz; y 24 MHz para la señal E5 de Galileo, señal con frecuencia central en 1202.025 MHz. Los 3 MHz restantes, serán utilizados como bandas de guarda alrededor de estas bandas. Además la WRC abrió las bandas de 1,300-1,350 MHz y 5,000-5,010 MHz para las RNSS de subida (tierra al satélite) y la banda de 5,010-5,030 MHz para los enlaces de bajada (satélite a tierra), así como la banda de E6 para Galileo que comprende de 1,260-1,300 MHz.

Aspectos internacionales

El proyecto Galileo empezó a definirse en junio de 1999 para terminarse esa fase a finales del 2000. Una decisión con relación a la implementación será hecha a principios del 2001. En caso de que la decisión sea positiva, Galileo será desarrollado e implementado a partir del año 2001 hasta el 2008. Una prueba inicial de la constelación para validar las suposiciones de diseño y obtener la necesaria experiencia para las operaciones se hará a finales del 2003. Del 2005 en adelante, toda la constelación ya estará en órbita para su completa operación y puesta en marcha en el año 2008.

El costo del sistema esta directamente relacionado con el número de satélites involucrados en la constelación. Existen dos versiones preliminares que han sido propuestas: 21 satélites MEO con 3 satélites GEO [2.2 billones de Euros] o 36 MEO con 9 GEO [2.9 billones de Euros].

La compatibilidad e interoperatibilidad con los otros sistemas

La compatibilidad en radiofrecuencias es esencial para hacer que los sistemas actuales, GPS, GLONASS y Galileo sean interoperables y compatibles entre sí. Las recientes asignaciones de frecuencias por la WRC hacen posible esto. Las transmisiones de Galileo no deberán crear interferencia que de alguna manera degrade el desempeño de los receptores de GPS y viceversa. Será vital la coordinación de frecuencias y niveles de potencia transmitida para la coexistencia de los tres sistemas. Esto hace presuponer que los fabricantes producirán receptores de modo dual (o modo triple) capaces de tomar en cuenta la diferencia en el "tiempo del sistema" entre GPS y Galileo, y operar con referencias geodésicas compatibles.

Aplicaciones

Galileo revolucionará la administración del tráfico aéreo, mejorará la calidad y seguridad de este medio de transporte en regiones del mundo donde los sistemas existentes son inadecuados, incrementará la precisión y control permitiendo la optimización del uso del espacio aéreo. Esto ayudará en gran medida a los retardos en los vuelos. Además, los conductores de camiones y autos podrán evitar congestionamientos de tráfico al reducir sus tiempos de viaje entre 15 y 25%, así como también se reducirá el consumo de combustible y emisión de contaminantes.

Los servicios de emergencia llegaran más rápidamente a la escena para proveer asistencia a la gente en peligro. Las compañías de transporte serán capaces de monitorear la posición de sus vehículos o contenedores y la lucha contra el crimen será más efectiva al localizar más rápida y eficientemente los vehículos robados. La lista de aplicaciones potenciales crecerá día a día.

Aunque el proyecto Galileo está aún en sus fases iniciales, se esperan grandes beneficios para los usuarios cuando éste proyecto esté concluido en el 2008. Galileo será otra opción para la determinación de la posición que en conjunto con los otros sistemas GPS y GLONASS brindarán una gama de nuevos servicios y aplicaciones.

Referencias:

http://www.galileosworld.com/
http://www.galileo-pgm.com/
http://www.gpstoday.com/
http://www.alcatel.com/

Hits: 13596

Licencia

Creative Commons License El contenido de la web está bajo licencia Creative Commons. Eres libre de copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra. No puedes utilizar esta obra para fines comerciales. Si alteras, transformas o creas una obra a partir de esta obra, solo podrás distribuir la obra resultante bajo una licencia igual a ésta. Debes reconocer la autoría de la obra en los términos especificados por el propio autor o licenciante mediante un enlace a este Sitio. 

<a href="http://www.eveliux.com/mx/"> Eveliux.com </a>