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• Rafael Vargas Garcia

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Introducción

La navegación aérea es el conjunto de técnicas y procedimientos que permiten conducir eficientemente una aeronave a su lugar de destino, asegurando la integridad de los tripulantes, pasajeros, y de los que están en tierra. La navegación aérea se basa en la observación del cielo, del terreno, y de los datos aportados por los instrumentos de vuelo.

El sistema global de navegación por satélite (GNSS) permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue desarrollado, instalado y empleado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. El sistema GPS está constituido por 24 satélites y utiliza la triangulación para determinar en todo el globo la posición con una precisión de más o menos metros.

VENESAT-1 (Simón Bolívar) es el primer satélite artificial propiedad del Estado venezolano lanzado desde China el día 29 de octubre de 2008. Es administrado por el Ministerio del Poder Popular para la Ciencia y Tecnología a través de la Agencia Bolivariana para Actividades Espaciales (ABAE) de Venezuela para el uso pacífico del espacio exterior. Se encuentra ubicado a una altura de 35.784,04 km de la superficie de la Tierra en la órbita geoestacionaria de Clarke.

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1. Navegación aérea

La navegación aérea utiliza, dentro del concepto de Sistemas Globales de Navegación por Satélites (GNEIS) implementado por la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), los sistemas de posicionamiento, reconociéndose como un elemento clave en los sistemas de Comunicaciones, Navegación y Vigilancia que apoyan el control del tráfico aéreo (CES/ATA), así como un fundamento sobre el cual los estados pueden suministrar servicios de navegación aeronáutica mejorados. Los estados que autorizan operaciones GNEIS son los responsables de determinar si el mismo satisface los requisitos de actuación requeridos para esta actividad (de acuerdo a lo especificado por la OACI.) en el espacio aéreo de su competencia y de notificar a los usuarios cuando dicha actuación no cumple con estos.

Por concepto, el GNEIS es un sistema mundial de determinación de la posición y la hora, que incluye constelaciones principales de satélites, receptores de aeronave, supervisor de integridad del sistema, y sistemas de aumento que mejoran la actuación de las constelaciones centrales.

En síntesis, el GNEIS es un término general que comprende a todos los sistemas de navegación por satélites, los que ya han sido implementados (GAS, GLOTONEAS) y los que están en desarrollo (Galileo), proponiendo la utilización de satélites como soporte a la navegación, ofreciendo localización precisa de las aeronaves y cobertura en todo el globo terrestre. Se está implantando el GNEIS de una manera evolutiva a medida que esté preparado para acoger el gran volumen del tráfico aéreo civil existente en la actualidad, y pueda responder a las necesidades de seguridad que requiere el sector, uno de los más exigentes del mundo.

Cuando el sistema GNEIS esté completamente desarrollado, se prevé que pueda ser utilizado sin requerir ayuda de cualquier otro sistema de navegación convencional, desde el despegue hasta completar un aterrizaje de precisión Categoría , IR O IS; es decir, en todas las fases de vuelo.

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Un marco de coordenadas de referencia: define un punto de origen y un conjunto de ejes que parten de dicho origen con una determinada orientación. Estos ejes son los llamados ejes de coordenadas. Los marcos de referencia pueden o no ser inerciales. Se habla de un marco de referencia inercial si ´este no está sujeto a aceleraciones, encontrándose en reposo o en movimiento trasnacional uniforme. En los marcos de referencia inerciales se pueden aplicar las leyes de la mecánica de Newton. 

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Posición: es el conjunto de coordenadas que identifica a un punto dado en un marco de coordenadas específico. El proceso para hallar la posición a menudo es llamado posicionamiento. Enrutamiento: se denomina así al proceso de planificar la ruta adecuada para llegar al destino. Guiado: ´este es el procedimiento para que un vehículo siga por la ruta predefinida. Trayectoria: se define como el conjunto de puntos del espacio por los cuales pasa la aeronave durante su vuelo. Ruta: es la curva resultante de proyectar la trayectoria sobre la superficie de la Tierra. Waypoints: son puntos conocidos a lo largo de la ruta, y a menudo resaltan por alguna razón en particular (Lugares de reporte obligatorio, puntos de intersección de aerovías, etc.). Tramo: llamado en inglés “leg” (pierna), se define como un segmento de ruta comprendido entre dos waypoints.

1.1Curso, derrota, rumbo y marcación. Curso deseado: es el ángulo entre el norte (cualquiera que se esté usando: magnético, geográfico, etc.) y la línea recta que une dos waypoints sucesivos en la ruta. En ingles se denomina “Desired Track”, y se abrevia DTK. Derrota: es el ángulo entre el norte y la línea tangente a la ruta (dicha tangente corresponde, por cierto, al vector velocidad de la aeronave). En inglés se le llama “Track” o TK. Error transversal: el error transversal o “Cross-Track Error” (XTE) es la dis¬tancia perpendicular entre la posición de la aeronave y la línea que representa al curso deseado.

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Es conveniente tener en cuenta que la diferencia entre el curso deseado (DTK) y la ruta realmente seguida (TK) por lo general es producida por factores externos tales como el viento cruzado (en el caso de las aeronaves) o las corrientes marinas (si se habla de barcos). Rumbo: el rumbo o “Heading” (HDG) es el ángulo entre el norte y el eje longitudinal de la aeronave (hacia donde apunta su nariz). No coincide necesariamente con el el piloto modifique el rumbo para contrarrestar un viento cruzado. Marcación: se define como el ´ángulo entre el norte y la línea recta que une a un punto de referencia dado con la aeronave. A menudo, el punto de referencia coincide con alguna instalación importante en tierra tal como una radio ayuda. En inglés se le llama “Bearing”. Note que el “bearing” dependerá siempre del punto que se esté tomando como referencia.

Imagen 1.1: Curso, derrota, rumbo y marcación.

En 2020 los sistemas basados en navegación por satélite sustituirán a casi todos los demás sistemas utilizados actualmente.

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Estos sistemas reciben el nombre genérico de GNSS (Global Navigation Satelite Systems) porque su cobertura es mundial. Los representantes más importantes son: GPS: sistema estadounidense de origen militar, es actualmente el más conocido y desarrollado. Empezó a operar a principios de la década de 1980 y se están ejecutando planes para su modernización. GLONASS: la respuesta soviética al GPS, con las dificultades económicas de la ex-URSS cayó a niveles de inoperatividad. Sin embargo, hay planes de reactivarlo gracias a la ayuda de la Unión Europea. GALILEO: es el futuro sistema GNSS, totalmente civil, actualmente en desarrollo por parte de la Unión Europea. Poseerá características que lo harán mucho más avanzado que el GPS. Es muy importante acotar que en la actualidad ninguno de los sistemas GNSS operativos puede utilizarse, por sí solo, como método ´único de navegación aérea. Hay dos causas principales para esto: 

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En primer lugar, tanto el sistema GPS como el GLONASS son de naturaleza militar y no hay garantía de que operen continuamente para los usuarios civiles (GALILEO se encuentra aún en fase de desarrollo). En segundo lugar, ninguno de los sistemas GNSS proporciona actualmente integridad, es decir, la garantía de que el piloto recibirá rápidamente y de manera automática la advertencia de que el sistema tiene una falla y dejó de funcionar adecuadamente.

Es por esta razón que se han desarrollado sistemas adicionales a los GNSS que los complementan. ´Estos son los llamados Sistemas de Aumento y existen básicamente tres categorías: 

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SBAS: sistemas de aumento basados en satélites. Proporcionan satélites auxiliares y estaciones de referencia en tierra con funciones específicas que complementan a los GNSS y los hacen aptos para navegación en ruta y aproximaciones a la pista. Los ejemplos son WAAS (estadunidense), EGNOS (europeo) y MSAS (japonés). GBAS: sistemas de aumento basados solo en instalaciones en tierra. El ejemplo típico es el LAAS (aún en desarrollo), son de corto alcance y están enfocados en la asistencia en el aterrizaje. 5

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ABAS: sistemas de aumento basados en instrumentos a bordo de la aeronave. Combinan información de varios instrumentos aeronáuticos y en función de esto monitorizan el estado de los satélites GNSS.

2. Sistema de Posicionamiento Global (GPS)

Navegación del sistema de posicionamiento global (GPS) es el más rápido creciente tipo de navegación en la aviación. Esto se logra mediante el uso de satélites NAVSTAR establecidos y mantenidos en órbita alrededor de la Tierra por el Gobierno de los EE.UU... Transmisiones codificadas continuas de los satélites facilitan la localización de la posición de una aeronave equipada con un receptor GPS con una precisión extrema. GPS se puede utilizar por sí solo para la navegación en ruta, o se puede integrar en otros sistemas de navegación, tales como VOR / RNAV, de referencia inercial o vuelo sistemas de gestión. Hay tres segmentos del GPS: el segmento espacial, el segmento de control, y el segmento de usuario. Técnicos de aviación sólo estarán involucrados con el equipo segmento de usuario, como receptores GPS, pantallas y antenas. Veinticuatro satélites (21 activos, 3 repuestos) en seis llanuras separadas de la órbita 12, 625 metros sobre el planeta comprenden lo que se conoce como el segmento espacial del sistema GPS. Los satélites están posicionados de tal manera que en cualquier lugar de la tierra en un momento dado, al menos, cuatro serán de un mínimo de 15 ° por encima del horizonte. Típicamente, entre 5 y 8 satélites están a la vista.

El segmento espacial del GPS consta de 24 NAVSTAR Satélites en seis órbitas diferentes alrededor de la tierra. 6

Dos señales cargadas con información codificada digitalmente se transmiten desde cada satélite. La transmisión del canal L1 en a1575.42 frecuencia portadora MHz se utiliza en la aviación civil. Identificación del satélite, la posición y la hora se transmiten al receptor GPS aviones en esta señal modulada digitalmente junto con el estado y otra información. Un canal de transmisión L2 1227.60 MHz es utilizada por los militares.

La cantidad de tiempo que tardan las señales en alcanzar el receptor GPS aeronave desde satélites que transmiten se combina con la ubicación exacta de cada satélite para calcular la posición de una aeronave. El segmento de control del GPS supervisa cada satélite para asegurar su lugar y la hora son precisos. Este control se lleva a cabo con cinco estaciones terrestres de recepción, una estación de control principal, y tres de transmisión antena. Las estaciones que reciben información sobre el estado de avance recibidos de los satélites a la estación de control principal. El segmento del usuario del GPS está compuesto por los miles de receptores instalados en los aviones, así como cualquier otro receptor que utiliza las transmisiones de GPS. En concreto, para el técnico de la aeronave, la sección de usuario consta de un panel de control / display, el circuito receptor GPS y una antena. El control, la pantalla y el receptor se encuentran normalmente en una sola unidad, que también puede incluir circuitos VOR / ILS y un transceptor de comunicaciones VHF. Inteligencia GPS está integrada en las pantallas multifuncionales de avión cabina de cristal.

Figura 11-153. Una unidad de GPS integrado con circuitos NAV / COM.

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El receptor GPS mide el tiempo que tarda una señal para llegar a partir de tres satélites que transmiten. Dado que las ondas de radio viajan a 186.000 millas por segundo, la distancia a cada satélite se puede calcular. La intersección de estos rangos proporciona una posición de dos dimensiones de la aeronave. Se expresa en coordenadas de latitud / longitud. Mediante la incorporación de la distancia a un cuarto satélite, la altitud sobre la superficie de la tierra se puede calcular también. Esto resulta en una solución de tres dimensiones. Entradas adicionales satélite perfeccionar la precisión de la posición. Después de haber descifrado la posición de la aeronave, la unidad GPS procesa muchas salidas de navegación útiles como la velocidad, la dirección, el rumbo de los puntos cardinales, la distancia recorrida, el tiempo de llegada, y más. Estos pueden ser seleccionados para mostrar para su uso. Los puntos cardinales pueden ser introducidos y almacenados en la memoria de la unidad. Las características del terreno, datos de aeropuertos, VOR / RNAV y el enfoque de la información, las frecuencias de comunicación, y más también se pueden cargar en una unidad de GPS. La mayoría de las unidades modernas vienen con mapa móvil la capacidad de visualización. Una ventaja principal de la utilización del GPS es la inmunidad de la interrupción del servicio debido al clima. Los errores se introducen mientras que las ondas portadoras en la ionosfera; Sin embargo, estos se corrigen y se mantiene al mínimo. GPS también es relativamente barato. Receptores GPS para la navegación IFR en los aviones deberán estar construidos de TSO-129A. Esto eleva el precio por encima de la de las unidades portátiles utilizadas para practicar senderismo o en un automóvil. Pero el coste global de GPS es bajo debido a su pequeña infraestructura. La mayor parte de la exactitud inherente está integrada en los segmentos espaciales y de control que permiten un posicionamiento fiable con un equipo de usuario de bajo costo. La precisión de GPS actual se encuentra a 20 metros en horizontal y un poco más vertical. Esto es suficiente para la navegación en ruta con mayor precisión que requiere. Sin embargo, las salidas y los enfoques requieren una precisión más estricta. La integración del sistema de aumentación de área amplia (WAAS) mejora la precisión del GPS dentro de 7,6 metros y se discute a continuación. El futuro de GPS requiere precisión adicional mediante la adición de dos nuevas transmisiones de cada satélite. Un canal de L2C será para uso general en no de seguridad aplicación crítica. Un canal dedicado a la aviación L5 proporcionará la precisión requerida para la 8

categoría I, II, y III aterrizajes. Permitirá el plan NEXTGEN NAS junto con ADS-B. Los primeros satélites NAVSTAR reemplazo con L2C y L5 capacidad ya se han puesto en marcha. La plena aplicación es horario para el año 2015.

2.1. Wilde Area Augmentation System (WAAS).

Para aumentar la precisión del GPS para la navegación aérea, se desarrolló todo el sistema de aumentación de área (WAAS). Se compone de aproximadamente 25 estaciones de tierra precisamente encuestados que reciben señales GPS y en última instancia transmiten información de corrección a la aeronave. Una visión general de los componentes WAAS.

Figura 11-154. El amplio sistema de aumentación de área (WAAS) se utiliza para refinar las posiciones GPS a un mayor grado de precisión. Se requiere un receptor GPS habilitado para WAAS para su uso como información correctiva se envía desde satélites geoestacionarios directamente al receptor GPS de una aeronave para su uso.

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Estaciones terrestres WAAS reciben señales GPS y errores de posición hacia adelante a dos estaciones terrestres principales. La información de tiempo y lugar se analiza, y las instrucciones de corrección se envían a los satélites de comunicaciones en órbita geoestacionaria sobre el NAS. Los satélites transmiten señales de tipo GPS que WAAS receptores GPS habilitados utilizan para corregir la información de posición recibida de los satélites GPS. Un WAAS permiten se requiere receptor GPS que utilizará el amplio sistema de aumentación de área. Si lo tiene, un avión califica para realizar aproximaciones de precisión en miles de aeropuertos sin ningún equipo enfoque basado en tierra. Mínimos de separación también son capaces de ser reducida entre aeronaves que están WAAS equipado. El sistema WAAS es conocida por reducir los errores de posición a 1-3 metros lateralmente y verticalmente.

2.2. Sistema de Navegación Inercial (INS) / Sistema de Referencia Inercial (IRS)

Un sistema de navegación inercial (INS) se utiliza en algunos aviones grandes para la navegación de largo alcance. Esto también puede ser identificado como un sistema de referencia inercial (IRS), aunque la designación del IRS se reserva generalmente para los sistemas más modernos. Un INS / IRS es un sistema autónomo que no requiere señales de radio de entrada desde una instalación de navegación de tierra o transmisor. El sistema deriva actitud, velocidad, y la información de dirección de la medición de aceleraciones de la aeronave dado un punto de partida conocido. La ubicación de la aeronave se actualiza continuamente a través de cálculos basados en las fuerzas experimentadas por los acelerómetros del INS. Se utiliza un mínimo de dos acelerómetros, una referencia a norte, y la otra hace referencia a este. En las unidades más antiguas, que están montados en una plataforma de giroestabilizado. Esto evita la introducción de errores que pueden resultar de la aceleración debida a la gravedad. EL INS utiliza cálculo complejo formado por un equipo INS para convertir las fuerzas aplicadas a la información de ubicación. Un cabezal de control de la interfaz

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se utiliza para ingresar a partir datos de la posición de ubicación mientras el avión está parado en el suelo. Esto se denomina inicialización. A partir de entonces, todo el movimiento de la aeronave es detectada por la incorporada en acelerómetros y ejecutar a través de la computadora. Comentarios y corrección de los bucles se utilizan para corregir el error acumulado a medida que avanza el tiempo de vuelo. La cantidad de un INS está apagado en una hora de tiempo de vuelo es un punto de referencia para determinar el rendimiento. Error acumulado de menos de una milla después de una hora de vuelo es posible. Ajuste preciso continua a la plataforma de giro-estabilizada para mantenerla paralela a la superficie de la Tierra es un requisito clave para reducir el error acumulado.

Figura 11-155. Un panel de la interfaz de tres datos de aire y sistemas de referencia inerciales en un Airbus. El teclado se utiliza para inicializar el sistema. Latitud y longitud de posición se muestra en la parte superior.

El INS está integrado en el sistema de gestión de vuelo de un avión de pasajeros y el sistema de control de vuelo automático. Los punto cardinales se pueden introducir para una trayectoria de vuelo predeterminada y el INS le guiarán a la aeronave a cada punto de referencia en la sucesión. Integración con otras ayudas NAV también es posible para asegurar la corrección continua y mejora de la precisión, pero no se requiere. Sistemas INS modernos son conocidos como IRS. Son completamente las unidades de estado sólido, sin partes móviles. Tres anillos, giroscopios láser 11

reemplazan los giroscopios mecánicos en el mayor INS sistemas de plataformas. Esto elimina la precesión y otras deficiencias de giroscopios mecánicos. El uso de tres acelerómetros de estado sólido, una para cada plano de movimiento, también aumenta la precisión. El acelerómetro y giroscopio de salida se introducen en el ordenador para cálculo continuo de la posición de la aeronave. La más moderna IRS integrar es el GPS por satélite. El GPS es extremadamente preciso en sí mismo. Cuando se combina con el IRS, se crea uno de los sistemas de navegación más precisos disponibles. El GPS se utiliza para inicializar el IRS para que el piloto ya no tenga que hacerlo. GPS también alimenta los datos en el ordenador del IRS para ser utilizado para la corrección de errores. Interrupciones del servicio ocasionales e inexactitudes altitud del sistema GPS no suponen ningún problema para IRS / GPS. Las funciones del IRS de manera continúan y es totalmente autónomo dentro de la unidad del IRS. Si los GPS flaquear, la porción del IRS del sistema continúa sin ella. La última tecnología electrónica ha reducido el tamaño y el peso del INS / IRS unidades de aviónica de manera significativa.

Figura 11-156 muestra una moderna aproximadamente 6 pulgadas de cada lado.

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unidad

de

micro-IRS

que

mide

2.3. Instalación de comunicaciones y de navegación de aprobación de los nuevos equipos de aviónica

Instalaciones

La mayoría de los equipos de aviónica discutida en este capítulo sólo es reparable por el fabricante o estaciones de reparación certificadas por la FAA que tienen licencia para realizar un trabajo específico. El técnico de la armadura de avión; sin embargo, debe eliminar de manera competente, instalar, inspeccionar, mantener y solucionar problemas de estos dispositivos y sistemas electrónicos cada vez cada vez más complicados. Es imprescindible seguir todo el equipo y las instrucciones del fabricante de fuselajes cuando se trata de la aviónica de una aeronave.

La revolución de la navegación GPS y el ritmo de los modernos resultados de desarrollo electrónico en muchos operadores propietarios de aeronaves que actualicen cubiertas de vuelo con nueva aviónica. El técnico de la aeronave sólo debe realizar las instalaciones de aeronavegabilidad. El equipo de aviónica a instalar debe ser un dispositivo TSO'd que está aprobado para su instalación en la aeronave en cuestión. La adición de una nueva pieza de equipo de aviónica y / o su antena es una alteración menor si previamente aprobados por el fabricante de fuselajes. Un técnico de fuselaje con licencia está calificado para llevar a cabo la instalación y devolverá la aeronave para el servicio. La adición de nuevos no aviónica en la lista de equipo aprobado de la aeronave se considera una alteración importante y requiere de un formulario FAA 337 para ser promulgada. Se requiere un técnico con una autorización de inspección para completar un formulario 337. La mayoría de las nuevas instalaciones de aviónica se aprueban y se realizan bajo un STC. El fabricante del equipo proporciona una lista de las aeronaves en los que el equipo ha sido aprobado para su instalación. El STC incluye instrucciones de instalación y mantenimiento a fondo que el técnico debe seguir. En cualquier caso, si no está en la lista de equipos originales de la aeronave, la instalación STC se considera una alteración importante y un FAA Forma 337 debe ser presentado. El STC se hace referencia a que los datos aprobados requerido.

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3. SISTEMAS GNSS

Funcionamiento, Posicionamiento y Precisión. Bajo el acrónimo de GNSS (Global Navigation Satellite Systems) se engloban todas las técnicas de posicionamiento mediante satélites. Se entiende por Sistemas Globales de Posicionamiento (GNSS) a sistemas pasivos de navegación basado en satélites emisores de radiofrecuencias, que proporcionan un marco de referencia espacio-temporal con cobertura global, independiente de las condiciones atmosféricas, de forma continua en cualquier lugar de la Tierra, y disponible para cualquier número de usuarios.

El Sistema GPS: EEUU, 29 satélites, 20.000 Km, órbitas cuasicirculares. Plena operatividad desde 1995. El uso no militar está tolerado. El Sistema GLONASS: Rusia, 24 satélites, 25.500 Km, órbitas elípticas muy excéntricas. Nunca ha llegado a estar plenamente operativo debido a problemas económicos y políticos. El Sistema GALILEO: ESA (UE), 30 satélites, 23.600 Km. De origen y control civil, con garantías de servicio, precisión e integridad. Está sólo en fase inicial de implementación.

3.1. Historia del GNSS  

Antecedentes: Sistemas de navegación LORAN y TRANSIT DOPPLER. A partir de 1973 se concibió el sistema GPS. Plena operatividad desde

1995.   

En los años 90, esta tecnología comienza a emplearse con fines civiles. El gobierno ruso no decide seguir adelante con GLONASS, por lo tanto la red de satélites pertenece de manera exclusiva a EEUU. Resto de países se centra en el desarrollo de centros de control y recepción de las señales GPS. Elaboran sistemas de aumento.

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Capacidad de los EEUU para emitir la señal y distorsionarla. Autonomía de los EEUU. Europa empieza a plantear el sistema Galileo. Se han ido desarrollando sistemas de aumento como son EGNOS (Europa), WAAS (USA), MSAS (Japón).

3.2. Sistemas de Aumentación GNSS

Las constelaciones de GPS y GLONASS no se elaboraron para satisfacer los requisitos estrictos (precisión, integridad, disponibilidad y continuidad) de la navegación por instrumentos (IFR). Una explicación breve del significado de los requisitos operacionales es la siguiente:

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Exactitud. Diferencia entre la posición estimada y la real (medición de errores). Integridad. Confianza sobre la información total proporcionada (alertas de no utilización). Continuidad. Funcionamiento sin interrupciones no programadas. Disponibilidad. Es la parte del tiempo durante la cual el sistema presenta simultáneamente la exactitud, integridad y continuidad requeridas.

Para garantizar que los GNSS actuales cumplan con estos requisitos en todas las fases del vuelo (desde el despegue, en ruta, hasta un aterrizaje de precisión), para el GPS y GLONASS se requiere de diversos grados de aumentación.

Tres sistemas de aumentación, el sistema basado en la aeronave (Aircraft Based Augmentation System – ABAS), el basado en tierra (Ground Based Augmentation System - GBAS), y el basado en satélites (Satellite Based Augmentation System – SBAS), se han diseñado y normalizado para superar las limitaciones inherentes a los GPS.

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Para aplicaciones en tiempo real, las correcciones de los parámetros de cada satélite de las constelaciones GNSS existentes (GPS y GLONASS) deberán ser transmitidas a los usuarios a través de equipos de radio VHF (GBAS) o si se requiere una amplia cobertura a través de satélites geoestacionarios que emitan pseudocódigos con información de corrección (SBAS).

3.3. Aumentación basada en la aeronave (ABAS).

Entre los sistemas que otorgan esta aumentación a los receptores GPS están los sistemas de Receptor con Supervisión Autónoma de la Integridad (RAIM) y la función de Detección de Fallos y Exclusión (FDE). Los ABAS proporcionan la integridad requerida para utilizar el GPS como medio único suplementario y principal de navegación durante la salida, en ruta, la llegada y para aproximaciones de precisión y no-precisión.

3.4. Aumentación basada en Tierra (GBAS).

GBAS es un término que comprende todos los sistemas de aumentación basadas en estaciones terrestres. Se diferencian de los SBAS en que no dependen de satélites geoestacionarios, debido a que el GBAS no está diseñado para dar servicio sobre amplias regiones geográficas.

3.5. Sistema de aumentación regional basada en Tierra (GRAS).

El GRAS (Ground based Regional Augmentation System) tiene como base al GBAS y consiste en una serie de estaciones GBAS desplegadas en un área extensa (incluso continental) interconectadas entre sí por sistemas de telecomunicaciones, permitiendo contar con una aumentación SBAS de carácter regional. Australia es el país más avanzado en estos momentos en el desarrollo e implementación de este tipo de sistemas.

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3.6. Aumentación basada en Satélites (SBAS). SBAS es un término que comprende todos los sistemas de aumentación basadas en satélites que están en desarrollo actualmente, más cualquier otro que sea desarrollado en el futuro. Las principales entidades que han desarrollado actualmente sistemas SBAS son los EE. UU. (el WAAS), Europa (el EGNOS) y Japón (el MSAS). Se encuentran en proceso de desarrollo la India (GAGAN), y en proyecto de China (SNAS) y Latinoamérica (SACCSA).

3.6. Funcionamiento de un sistema GNSS. En este apartado vamos a cubrir los aspectos clave del funcionamiento de los GNSS. Ahora que conocemos su estructura básica y las prestaciones que debe ofrecer, vamos a ver el proceso que se da desde que se envía la información hasta que se recibe, y como se aprovecha dicha información para calcular el posicionamiento. El funcionamiento de un Sistema de Navegación por Satélite involucra los distintos segmentos vistos anteriormente, de tal manera que se relacionan entre sí:   

Segmento espacial: envía la señal que se recibe en los segmentos de control y usuario. Segmento de control: recibe la señal del segmento de espacio, monitoriza y actualiza información enviando correcciones a los satélites si es preciso. Segmento de usuario: recibe información procedente del segmento espacial y calcula su posición.

Funcionamiento de un GNSS.

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El cálculo de la posición depende básicamente de dos parámetros que son la posición del satélite y el reloj del mismo. Dicha información es recogida en la señal enviada por el satélite hasta el receptor, siendo el proceso de cálculo el siguiente:  





La situación de los satélites es conocida por el receptor con base en las efemérides, parámetros que son transmitidos por los propios satélites. El receptor GNSS mide su distancia de los satélites, y usa esa información para calcular su posición. Esta distancia se mide calculando el tiempo que la señal tarda en llegar al receptor. Conocido ese tiempo y basándose en el hecho de que la señal viaja a la velocidad de la luz (salvo algunas correcciones que se aplican), se puede calcular la distancia entre el receptor y el satélite. Cada satélite indica que el receptor se encuentra en un punto en la superficie de la esfera con centro en el propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor. Son necesarios al menos cuatro satélites para obtener la posición, con tres satélites somos capaces de calcular la posición en tres dimensiones, mientras que el cuarto nos permite eliminar los errores de sincronismo.

 3.7. Fuentes de error

La información procedente de cada satélite que viaja en una señal puede verse afectada por distintas fuentes de error: •

Efectos atmosféricos.

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Efectos multitrayecto.

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Errores de efemérides y reloj.

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Errores debidos a la relatividad.

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Disponibilidad selectiva.

Estos errores que degradan la precisión del servicio, han hecho que surjan como ya se han comentado sistemas de mejora para obtener mayores prestaciones

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3.8. Aplicaciones de los sistemas GNSS Como ya se ha descrito anteriormente, el nacimiento de la tecnología GNSS tiene su origen en las aplicaciones militares del GPS, empezando a funcionar para aplicaciones civiles a finales de los 80. Vamos a ver ahora estos dos tipos de aplicaciones y a describir su estado actual, así como sus características.

4. Satélite VENESAT-1 “Simón Bolívar”

El satélite VENESAT-1 (Simón Bolívar) es el primer satélite artificial propiedad del Estado venezolano lanzado desde China el día 29 de octubre de 2008. Es administrado por el Ministerio del Poder Popular para la Ciencia y Tecnología a través de la Agencia Bolivariana para Actividades Espaciales (ABAE) de Venezuela para el uso pacífico del espacio exterior. Se encuentra ubicado a una altura de 35.784,04 km de la superficie de la Tierra en la órbita geoestacionaria de Clarke.

Satélite Simón Bolívar Visto desde el espacio

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Estación Terrena de Control principal, en el Estado Guárico, en el centro de Venezuela, Sede de la ABAE

4.1. Historia El satélite Simón Bolívar nace como parte del proyecto VENESAT-1 impulsado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología a mediados de 2004. Ese mismo año se iniciaron conversaciones con la Agencia Espacial Federal Rusa; en principio se trató de concretar el convenio con Rusia, pero ante la negativa de ésta a la propuesta venezolana de transferencia tecnológica, que incluía la formación de técnicos especializados en el manejo del proyecto Satélite Simón Bolívar, Venezuela decide abandonar el acuerdo con Rusia. Luego, en octubre de 2004, el Estado venezolano decide iniciar conversaciones con China, que aceptó la propuesta. De esta forma, técnicos venezolanos serían capacitados en tecnología satelital, desarrollo del software y formación técnica para el manejo del satélite desde tierra. De cara al futuro el gobierno venezolano espera producir tecnología satelital encaminada a lanzar satélites desde suelo venezolano, con tecnología propia.

El proyecto fue aprobado y el satélite fue fabricado y puesto en órbita por la Administración Nacional China del Espacio por un valor superior a los 400 millones de dólares, según las especificaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones. Se espera que con la puesta en órbita del satélite, Venezuela obtenga mayor independencia tecnológica y de transmisión de datos.

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4.2. Objetivos del Satélite Simón Bolívar

El objetivo del satélite Simón Bolívar es facilitar el acceso y transmisión de servicios de datos por Internet, telefonía, televisión, telemedicina y teleeducación.3 Contempla cubrir todas aquellas necesidades nacionales que tienen que ver con las telecomunicaciones, sobre todo en aquellos lugares con poca densidad poblacional. Igualmente, pretende consolidar los programas y proyectos ejecutados por el Estado, garantizando llegar a los lugares más remotos, colocando en esos lugares puntos de conexión con el satélite, de tal manera que se garantice en tiempo real educación, diagnóstico e información a esa población que quizás no tenga acceso a ningún medio de comunicación y formación.4 5

El Gobierno venezolano afirma que además servirá para la integración latinoamericana e impulsará a la Unión de Naciones Suramericanas (Unasur).6 Uruguay cedió su órbita a Venezuela a cambio del 10% de la capacidad que tiene el satélite. El satélite fue lanzado el 29 de octubre de 2008, desde el Centro Espacial de Xichang, en la República Popular China.

4.3. Utilizando el Espacio Sideral

El satélite nace como parte del proyecto Venesat-1 impulsado por el Ministerio del Poder Popular para la Ciencia y la Tecnología (MPPCT), a través del Centro Espacial Venezolano (CEV). Cabe destacar que el diseño, fabricación y lanzamiento se realizo conjuntamente con la República Popular de China y el Gobierno Bolivariano. La China Great Wall Industry Corporation (CGWIC), fue la empresa encargada de responder por la manufactura, ensamblaje, integración, prueba y lanzamiento del “Satélite Simón Bolívar” en cooperación con sus contratistas. En otras palabras, el contratista chino junto con el CEV se encargó de velar por la construcción y colocación en órbita del artefacto. En palabras de Nuris Orihuela, presidenta del CEV, esta iniciativa marca un proceso de transformación hacia otros niveles en el manejo de la información a través del aprovechamiento pacífico del espacio ultraterrestre. “Más que en las 21

telecomunicaciones, se abre un espacio vital desde el espacio para vigilar nuestras áreas agrícolas, nuestras zonas sísmicas, vigilar nuestro territorio, impulsar la tecnología celular, es el inicio de algo nuevo que debe fortalecerse con el apoyo de todos, esta es una empresa nacional”, señaló Orihuela en una entrevista reseñada por el Ministerio del Poder Popular para la Información y la Comunicación (Minci).

4.4. Aspectos técnicos

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Nombre: VENESAT-1, 33414 Lanzamiento: 29 de Octubre 2008, 16:53 UT Vehiculo: Chang Zheng 3B, Xichang República China Orbita: Geoestacionaria 35.786 km. Peso Aprox: 6 toneladas Dimensiones: 3.6 m de altura, 2.6 m en su lado superior y 2.1 m en su lado inferior Paneles solares: 15.50 m. Perigeo y apogeo: 35,786.4 km y 35,800.8 km Carga útil: 28 Transpondedores: Banda Ku: 14, ofrece cobertura a Haití, Cuba, República Dominicana, Bolivia, Paraguay y Uruguay Banda C: 12, ofrece cobertura a Cuba, República Dominicana, Haití, Jamaica, Centroamérica, sin México, toda Suramérica, sin los extremos sur de Chile y Argentina. Banda Ka: 2 Reservada para uso exclusivo de Venezuela.

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Aspectos Técnicos del satélite Simón Bolívar

4.5. Partes de Satélite Simón Bolívar Paneles Solares: Consiste de dos secciones idénticas extendidas simétricamente en las paredes norte y sur del satélite. Cada sección está compuesta por tres paneles solares, los cuales convierten la energía solar en energía eléctrica. Un panel solar es una colección de celdas solares, las cuales extendidas sobre toda su superficie proveen suficiente potencia para el satélite. Plataforma y Carga Útil: La plataforma provee todas las funciones necesarias de mantenimiento para realizar la misión espacial, esta dividida en el módulo de propulsión y el módulo de servicio. El modulo de propulsión está compuesto por un cilindro central el cual es la estructura principal del satélite y contiene en su interior los tanques de propelente del satélite. Antena Este Ku: Es una antena de forma elipsoidal (Gregoriana) de 3 x 2,2 m con un mecanismo de despliegue, la cual está montada en el lado este del satélite. La forma del reflector principal es parabólica. Esta antena emite un haz que cubre en dirección norte los siguientes países: Venezuela, Haití, Cuba, República Dominicana.

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Antena Oeste Ku: Es una antena de forma elipsoidal (Gregoriana) de 2,8 x 2 m con un mecanismo de despliegue, la cual está montada en el lado oeste del satélite. La forma del reflector principal es parabólica. Esta antena emite un haz que cubre en dirección sur los siguientes países: Bolivia, Paraguay y Uruguay. Antena C: Es una antena de rejilla doble excéntrica de 1,6 m de diámetro, la cual está montada en la cubierta del satélite, orientada a la Tierra. La forma del reflector es parabólica, el cual emite un haz que cubre Venezuela, Cuba, República Dominicana, Haití, Jamaica, Centroamérica sin México, toda Sudamérica sin los extremos sur de Chile y Argentina. Soporte para la antena de Telemetría y Telecomando: Es la estructura de apoyo de la antena C, sobre la cual están ensambladas los alimentadores de comunicación de la antena C y las antenas de Telemetría y Telecomando. Esta estructura permite optimizar la masa y minimiza las interfaces entre el satélite y las antenas. Antena Ka: Es una antena forma elipsoidal (Gregoriana) de 1 m de diámetro, la cual está montada en la cubierta del satélite, orientada a la Tierra. La forma del reflector principal es parabólica. Su cobertura es exclusivamente para Venezuela.

Partes de satélite Simón Bolívar

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1) Paneles Solares. 2) Plataforma y Carga Útil. 3) Antena Este Ku. 4) Antena Oeste Ku. 5) Antena C. 6) Soporte para la antena de Telemetría y Telecomando 7) Antena Ka:

4.6. Especificaciones

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Inversión de 406 millones de dólares estadounidenses. Diseñado y construido en la República Popular China por la China Aerospace Science and Technology Corporation. Está basado en la plataforma DFH-4, que es la más moderna de China. Porta 12 transpondedores de banda G (IEEE C), 2 de banda (IEEE Ka) y 14 de banda J (IEEE Ku).

Posee transmisores de gran potencia y un sistema de transmisión directa (DBS o Direct Broadcasting System), que permiten que la información sea recibida sin necesidad de una estación de retransmisión terrestre lo que permite recibir las señales con antenas de 45 cm de diámetro, similares a la empleada en el sistema privado DirecTV.   

Vida útil aproximada de 15 años. Sistema mediano con una carga útil de 28 transponedores. Peso aproximado de 5.100 kg.

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3,6 m de altura, 2,6 en su lado superior y 2,1 m en su lado inferior. Los brazos o paneles solares miden 31 m, cada uno de 15,5 m de largo. Satélite de tipo geoestacionario de una órbita fija e irradiador de luz, para un rango superior de área. Gira en una órbita a una altura de 35.786,04 km aproximadamente de la Tierra.

4.7. Futuros satélites

El lanzamiento de un segundo satélite propio llamado Miranda, dirigido a la observación de la Tierra, está previsto para finales de septiembre del año 2012. Este satélite servirá para la observación de desplazamiento de fuerzas militares, o detección de recursos naturales, el ambiente y actividades ilícitas como minería y cultivos ilegales. Tendrá también una función de proporcionar imágenes actualizadas cada 40 días del país para la elaboración de mapas topográficos.

5. Satélite Miranda (VRSS-1).

Satélite (VRSS-1) Miranda en el museo de ciencia de caracas. Autor el Universal.

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El Satélite Miranda (VRSS-1) o Venezuelan Remote Sensing. Es el primer satélite de observación remota de Venezuela. Su objetivo es tomar imágenes digitales de alta resolución del territorio venezolano. Tiene cámaras de alta resolución (PMC) y cámaras de barrido ancho (WMC). Fue lanzado desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan en China el 28 de septiembre de 2012. Se utilizó la plataforma CAST-2000, diseñada para satélites de bajo peso y el cohete Larga Marcha 2D.2 Es el segundo satélite artificial de Venezuela, después del satélite de telecomunicaciones Simón Bolívar.

5.1 Partes

Plataforma y Carga Útil: La plataforma provee todas las funciones necesarias de mantenimiento para realizar la misión espacial, esta dividida en el módulo de propulsión y el módulo de servicio. El modulo de propulsión está compuesto por un cilindro central el cual es la estructura principal del satélite y contiene en su interior los tanques de propelente del satélite. El modulo de servicio consiste de cuatro paneles, los cuales tienen montados en su interior las baterías y los equipos de los diferentes subsistemas, como lo son: potencia eléctrica, telemetría y telecomando, control de posición y orbita, manejo de datos de abordo, propulsión y control térmico. La carga útil de un satélite de telecomunicaciones es el sistema a bordo del satélite el cual provee el enlace para la recepción, amplificación y transmisión de las señales de radiofrecuencia. Es la que permite prestar el servicio de interés al usuario en tierra. Consta de transpondedores y de las antenas de comunicación.

Paneles Solares: Consiste de dos secciones idénticas extendidas simétricamente en las paredes norte y sur del satélite. Cada sección está compuesta por tres paneles solares, los cuales convierten la energía solar en energía eléctrica. Un panel solar es una colección de celdas solares, las cuales extendidas sobre toda su superficie proveen suficiente potencia para el satélite.

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Figura Funcionamiento Paneles Solares

5.2. Especificaciones

Tiene un peso de 880 kilogramos, y una vida útil de cinco años. Es un satélite de órbita de baja altura (LEO) polar, que se encuentra a 639,5 km sobre la superficie terrestre, y se desplaza con una velocidad de 27.000 km/h aproximadamente. Su período orbital alrededor de la Tierra es de 97 minutos, dando 14 vueltas a la Tierra por día. Pasa sobre el territorio venezolano 3 veces al día y puede tomar 350 imágenes diarias.

La carga útil de este satélite está conformada por dos cámaras de alta resolución diseñadas con una resolución espacial de 2,5 metros en modo pancromático y 10 metros en modo multiespectral, así como también contará con dos cámaras de media resolución que podrán enfocar detalles con un tamaño cercano a 16 metros. Este dispositivo de percepción remota pesa 880 kilogramos, tiene una vida útil de cinco años y se ubicará a una altitud de 639,5 kilómetros.

Existen diversos tipos de satélites, que según su aplicación pueden ser: científicos, que tiene como objetivo el estudio de la tierra, superficie, atmósfera y 28

entorno; de comunicaciones, orientado a la transmisión y difusión de servicios de telecomunicaciones; de meteorología, dedicados al monitoreo del tiempo atmosférico y el clima en la tierra; así como los militares que apoyan operaciones bélicas en otros países, bajo la premisa de su seguridad nacional.

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5.3. Objetivos Es un satélite de observación terrestre. Cuenta con cámaras de alta resolución y de barrido ancho que permitirán la elaboración de mapas cartográficos. También está pensado para hacer evaluaciones de los suelos agrícolas, cosechas y producción agrícola. En el plano de la gestión ambiental podrá evaluar los recursos hídricos y las zonas en peligro de desertificación. Otro de los objetivos es facilitar la planificación urbana y obtención de información sismológica para la prevención de desastres.

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Conclusión

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REFENCIAS BIBLIOGRAFICAS



https://www.google.co.ve/webhp?source=search_app&gfe_rd=cr&ei=n45BU 8n5HeLd8geUrYGADA#q=plataforma+tecnologica+del+satelite+miranda

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http://aldeabolivarianajoseangellamas.blogspot.com/



http://es.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_VENESAT-1



http://www.miranda.web.ve/portal/index.php/temas/item/1293sat%C3%A9lite-miranda-representa-un-d%C3%ADa-de-j%C3%BAbilo-parael-pueblo-venezolano





http://www.parentesis-critico.com/parentesiscritico.com/index.php?option=com_content&view=article&id=1323:satelite& catid=1:noticias&Itemid=2 http://www.minci.gob.ve/tag/satelite-miranda/

 

http://es.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_Miranda_(VRSS-1) http://lagc.uca.es/web_lagc/docs/curso_rap/Presentacion_II.pdf.

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