Sistema de navegación por posicionamiento Cap-1
Sistema de navegación por posicionamiento Cap-1
Navegación por satélite
La navegación por posicionamiento consiste en averiguar la localización geográfica con ayuda de señales o medidas exteriores.
El ejemplo mas temprano es la navegación astronómica que ya se vio en la introducción histórica. Dicho tipo de navegación aún se emplea, especialmente para vehículos espaciales y misiles balísticos.
Actualmente la navegación por posicionamiento se realiza mediante radioayudas (por ejemplo VOR/DME, DME/DME), radar y/o sistemas de navegación por satélite (GNSS).
Además de la posición se puede encontrar la velocidad estudiando el efecto Doppler en las señales. También puede ser posible hallar la actitud.
Veremos en detalle la navegación DME/DME y GNSS, y su impacto en la navegación aérea hoy en día.
Los sistemas de posicionamiento que vamos a estudiar se basan en la recepción (y en el caso del DME, emisión) de señales respecto a un punto de referencia cuya localización es conocida (una estación, un satélite).
Estudiando el tiempo de transmisión de dichas señales, se encuentra la distancia hasta el punto de referencia.
Con dicha distancia se puede construir un lugar geométrico de puntos posibles donde puede hallarse la aeronave.
Dado el suficiente numero de estaciones o satélites, se podrá hallar la posición de la aeronave como la intersección de dichos lugares geométricos.
La posición relativa de los puntos de referencia influirá en el error (DOP: Dilution of Precision).
DME=Distance Measurement Equipment.
El sistema requiere un emisor/receptor en la aeronave y un transponder en la estación en tierra.
El sistema en la aeronave interroga al transponder en tierra mediante una serie de pares de pulsos. La estación responde con una secuencia idéntica de pulsos con un cierto retraso específico (50 microsegundos).
La distancia se calcula simplemente midiendo el tiempo que tardan las señales en retornar tras su emisión; a dicho tiempo se le resta 50 microsegundos y se divide por 2. Dividiendo el resultado por la velocidad de la luz, se obtiene una buena estimación de la distancia a la estación en tierra.
La secuencia de pares de pulsos depende del equipo del avión, por lo que un mismo equipo de tierra puede responder a múltiples equipos en el aire (hasta 100{200 aeronaves).
La precisión típica de un DME esta entre 185 m (0.1 nm) y 926 m. (0.5nm) 2 -0 . Se pueden obtener medidas casi continuamente (10 medidas por segundo). También se obtiene una estimación de la velocidad (proyectada en la dirección de la estación) mediante el efecto Doppler.
Obsérvese que la medida de distancia D es 3-D. Para obtener la distancia sobre el terreno, dG , si la altitud Alt es conocida:
Navegación DME/DME
Consideremos el caso de dos DMEs. En principio existirá una ambigüedad que se puede resolver conocidas medidas anteriores o con una tercera estación.
Simplifiquemos y supongamos Tierra plana y las coordenadas x; y que miden la posición de la aeronave; las coordenadas x1; y1 y x2; y2 determinan la posición de las estaciones.
Se mide la distancia a la primera estación p1 y a la segunda estación p2 (distancias sobre tierra).
Las ecuaciones que hay que resolver para hallar la posición son:
Estas ecuaciones son sencillas de resolver. Pero si las distancias contienen error, cómo determinar el error final en la estimación de posición?
Errores en la navegación DME/DME
Los errores dependen de la posición relativa de las estaciones DME con respecto al receptor.
Si la línea que une al receptor con uno de los DME forma 90 grados con la línea que une al receptor con el otro DME, la situación es óptima, como se ve en la figura.
Si dichas líneas forman un ángulo pequeño (por ejemplo si el receptor se encuentra aproximadamente entre las estaciones DME) la situación es adversa, como se muestra en la figura.
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