How does GNSS work?

¿Cómo funciona el GNSS?

La mayoría de los receptores GNSS (sistema mundial de navegación por satélite) constan de dos partes;

La antena y la unidad de procesamiento o receptor. La antena es donde se reciben las señales del satélite, mientras que la GNSS El receptor da sentido a la información recibida y la convierte en medidas que entendemos, como la latitud y la longitud.

¿Qué es una antena doble?

En los sistemas de doble antena, suelen denominarse antena "primaria" y "secundaria". La dirección RT3000 tiene dos receptores GNSS integrados. Aunque los receptores GNSS hacen todo el trabajo, las mediciones reales que producen se refieren a la posición de las propias antenas.

Es importante tener esto en cuenta, porque la longitud de los cables de antena hace que un receptor pueda estar a veces a bastante distancia de las mediciones de posición de salida. En los navegadores por satélite y los productos GPS de uso cotidiano, esto no importa, ya que, de todos modos, rara vez son capaces de ofrecer una precisión superior a varios metros.

¿Qué son los segmentos GNSS?

Es importante reconocer que los cálculos sobre posición, velocidad y altitud se refieren a la propia antena, y no al receptor. Para entender cómo funciona un GNSS, tenemos que dividirlo en partes y comprender un poco cada una de ellas. Dado que el GPS es el sistema con el que la gente está más familiarizada, nos centraremos en él y lo dividiremos en tres partes:

El segmento espacial
El segmento de control
El segmento de usuarios

1) El segmento espacial

El segmento espacial se ocupa de los satélites en órbita. En 2015, la constelación GPS consta de 32 satélites no geoestacionarios en órbita terrestre media, aunque no todos los satélites están activos. Cada satélite orbita una vez cada 11 horas, 58 minutos y 2 segundos a una altitud media de 20.200 km (es decir, un radio orbital de 26.571 km).

La constelación de satélites GPS está dispuesta en seis planos orbitales equidistantes, con no menos de cuatro satélites en cada plano. Esta disposición garantiza que un mínimo de cuatro satélites puedan verse a 15° sobre el horizonte en casi cualquier momento, desde cualquier punto del planeta, aunque en realidad suele haber más.

¿Cuál es la función del segmento espacial?

Aunque los satélites varían en edad y diseño, su principio de funcionamiento sigue siendo el mismo. Cada uno de ellos contiene cuatro relojes de alta precisión con una frecuencia fundamental de 10,23 MHz, y transmiten constantemente dos ondas portadoras en la banda L que viajan de vuelta a la Tierra a la velocidad de la luz. Estas ondas portadoras se denominan L1 y L2.

La portadora L1 tiene una frecuencia de 1575,42 MHz (10,23 MHz × 154 = 1575,42 MHz).
La portadora L2 tiene una frecuencia de 1227,60 MHz (10,23 MHz × 120 = 1227,60 MHz).

Las ondas portadoras son importantes porque traen la información del satélite a la Tierra, y es esa información la que permite a nuestro receptor averiguar dónde estamos. Consulte nuestro Página de señal GPS para más detalles al respecto.

2) El segmento de control

El segmento de control se refiere a una serie de estaciones terrestres situadas alrededor del globo (cerca del ecuador) que se utilizan para rastrear, controlar y enviar información a cada uno de los satélites GPS.

¿Cuál es la función del segmento de control?

Se trata de una función importante, ya que es vital que los relojes de cada satélite estén sincronizados, porque todo el sistema depende de la sincronización. La información sobre la órbita que se envía a cada satélite también es vital, porque la necesitamos para saber dónde estaba el satélite cuando se envió la información. Toda esta información se envía a los satélites y se transmite al receptor GPS en el mensaje de navegación de onda portadora L1.

3) El segmento de usuarios

El segmento de usuarios es el que interesa a la mayoría. Este segmento incluye a cualquier persona o cosa que disponga de un receptor GPS: navegadores por satélite, teléfonos móviles, vehículos aéreos no tripulados y fuerzas de seguridad. ¿Cómo funciona?

¿Cuál es la función del segmento de usuarios?

Como ya hemos visto, hay una constelación de satélites que orbitan sobre nuestras cabezas y envían un flujo constante de información a la Tierra a la velocidad de la luz. Entender cómo esto ayuda a determinar nuestra ubicación lleva un poco de tiempo, pero se basa en un proceso llamado trilateración.

Antes de entrar en materia, debemos corregir un error muy común. En ningún momento el receptor GNSS del navegador o del teléfono envía información a los satélites. Los receptores que utilizamos hoy en día son completamente pasivos: sólo reciben información. Cuando el sistema europeo Galileo esté operativo, sus receptores serán ligeramente diferentes, porque habrá una función de emergencia que enviará información cuando se active, pero esto no se aplicará en el funcionamiento normal.

Cuando se habla de rastrear algo por GPS, por ejemplo un vehículo blindado, lo que ocurre es lo siguiente. El receptor GNSS del vehículo recibe señales de los satélites y calcula dónde se encuentra. Una vez que conoce su posición, envía esta información mediante otro sistema, una conexión de datos GSM por ejemplo, a alguna estación de seguimiento.

Conclusión

Así que, por el momento, los receptores GNSS funcionan recibiendo señales enviadas desde los correspondientes satélites en órbita. Las señales que se utilizan dependen del tipo de receptor. Un receptor GPS sólo puede utilizar las señales de los satélites GPS, mientras que un receptor GLONASS sólo puede utilizar las señales de los satélites GLONASS. Sin embargo, hay otro tipo de receptor que puede tomar señales de ambos tipos de satélites (GPS y GLONASS) para aumentar sus mediciones.

Ya hemos hablado de cómo funciona un receptor GNSS. Para dar una respuesta completa a la pregunta, '¿Qué es el GNSS? el siguiente tema a explorar es Receptores GPS.