APLICACIONES
CIVILES DEL GPS
L
ui
s Fe
n
a
nd
o Ma ínez, José Ignacio Mena y Josep Closa
I conce
p
o de posicion
a-
mi
en o global es al
go
m
ás
que
un
a e o
luci
ón en los
is emas clásicos de na e-
gació
n.
L
as
p ime
as
o -
m
as
de na egación, me-
di
a
n
e el Sol y l
as
es e
ll
as, e an
cie amen e globales pe
o
no e an
ind
ependien es de l
as
co
ndi
c
ion
es c
li
-
ma
ol
ógicas y de isibilidad.
El
de eo
de los es ados pode osos -
EE.
UU.
y la
Unión So ié ica- de posee
un
sis e-
ma de na egación con
in
es
mili a es
qu
e unciona a en cualquie pa
e del
mundo, a cualquie ho a del día y bajo
cualquie co
nd
ición a
m
os é ica ll
e-
ó
a desa o
ll
a la
id
ea de u iliza
sa éli es pa a de e mina la
po
s
ici
ón
de
un
ecep o
mó
il
en ie a me-
di
a
n
e la medición de l
as
di
s anci
as
de esos sa éli es al ece
p
o -como
un
mé odo de
i
ang
ul
ac
ión
cl
ásico-.
Con el pos e
i
o desa ollo de
los aco
n
ec
imi
en
os po
lí i
cos, soci
a-
les, econó
mi
cos y mili a es en el
mundo -desmemb ación de los
bl
o-
ques mili a es, c
i
sis econó
mi
cas,
caída de los eg
ím
enes impe
i
a
li
s
as
y o ali a ios del Es e eu opeo, e c.-,
l
as
a
pli
caciones mili a es han dado
pa o a
un
g an
núm
e o de uso pací-
i
cos
qu
e nos epo
an ben
e
icios a
odos
lo
s usua ios de me
di
os de an
s-
po e, a
in
es igado es, a emp esas
cons
u
c o
as,
a co
mp
añías pe olí e-
a
s,
a excu sio
ni
s
as
, a ag
i
c
ul
o es .
..
LUIS
FERNANDO
MARTíNEZ,
JOSÉ
IG-
NAC
IO
MENA
Y
JO
SEP
CLOSA
SO/l
p oyeclis as
e
/l
el g upo
FAMR
de
la
ETSETB
, e
/l
la U
Pe.
e
/l
le
lll
as
de
dise so
/11
el ía
RADAR
y SA R . J.I
GNAC/O
M
ENA
es
mi
e
mb
o
de
la
B
a/lca
d'E
sludiallls de /'IEEE de Ba celo
ll
a.
14
DESCRIPCIÓN
DEL
SI
STEMA
GPS
El
sis ema
GPS
(Globa
l
Posi ion
in
g Sys e
m)
consis e en
un
a
cons el
ac
ión de sa éli es (en la
ac
u
al
i-
dad 21 ac
i
os y 3 de
e
se a) que
di unden con inuame
n
e
un
mensaje
de na egación usa
nd
o
un
a secuencia
de señales median e la
éc
ni
ca de es-
pec
o
ensanchado
(s
p ead sp
ec
um)
sob e
un
a po ado a p ima ia (L! ) de
15
75.42
MH
z y sob e una po
ado a
sec
und
a
i
a (
L2
) de 1227.60
MH
z.
El
ecep o
pu
ede
ex
ae
de
esa
in
o
m
a-
ción el e a do que ha su ido la señal
desde el sa é
li
e,
y po a
n
o de e mi-
na su
di
s ancia a é
l.
Comb
in
a
nd
o l
as
di
s anci
as
a
es
sa é
li
es y conocie
nd
o
sus espec
i
as ó bi as, el ecep o de-
e mina su posición en longi ud y la
i
-
ud
. Pa a
un
a
ij
ac
ión idimensional -
al u
a-
el ece
p
o debe ene o a e e-
encia de
i
e
mp
os, po lo que se
eq
ui
e-
en los da os de
un
cua
o sa éli
e.
El
GPS
o
ece d
os
ni eles de
p ecisión pa a el p
os
icionamie
n
o:
el
se
icio de posicionamien o p eci
so
o
PPS
(P
ec
ise Posi ion
in
g Sys em),
di
s-
ponible
só
lo pa a usua
i
os a
u
o
i
zados
como mili a es o emp esas
qu
e desa-
o
ll
en a eas de in e és pa a los
EE.UU., y el se icio es á
nd
a de
po
si-
ci
ona
mi
e
n
o
SPS
(S anda d
Posi ioning Sys em) a
di
sposición de
odos
lo
s usua ios s
in
nin
guna cuo a o
ca ga económica.
El PPS usa un a
secuenc
ia
pseudoalea o
i
a con la écnica
de
es-
pec o ensanchado (sp ead code) de-
nominado có
di
go P (P ecission) a
un
a
e
locidad de
10
.23 Mbpscon
un
pe ío-
do de epe ición de 267 días, y que se
cambia po mo i
os
de segu idad cada
seman
a.
Po su pa
e el SPS usa am-
bién
un
a secuencia pse
ud
oalea o
i
a
media
n
e espec o ensanchado, pe o
de adquisición poco p ecisa C/A
(Coa se
Adq
uisi ion) a
un
a
e
loci-
d
ad
de 1.023 Mbp
s,
con
un
pe íodo
de epe
i
ción de I ms -señal, po
an
o,
mu
cho m
ás
ácil de adqui i -
, y
qu
e s
i
e
pa a
qu
e los usua
i
os
a
u
o izados enganchen con el có
di
-
go
P. L
os
ecep o es G
PS
come -
cial
es
pa a uso no mili a se s
i
e
n
únicamen e de es e códi
go
C/ A pa a
consegui el posicionamien o, con
lo que la p ecisión
es
un
as
10 eces
meno
qu
e la p opo cionada po el
códi
go
P. o obs a
n
e,
es
a p
ec
i-
sión
es
mu
cho mayo de la
qu
e se
p
e ió en el diseño o
i
ginal, po lo
qu
e el Depa
ame
n
o de De ensa
(0 00 ) de los EE
.U
. de e minó
in
-
o
du
c
i
un
a deg adación in enci
o-
nada en el sis ema
(Se
l
ec
i
'e
A ailahi
li ') pa a que los usua
i
os
qu
e u
se
n el códi
go
C/A no
pu
edan
o
b
ene p
ec
isiones an
bu
en
as
y
pu
edan ap o echa
l
as
pa a a e
n
a
con a la segu id
ad
nacional. Sin
emba go, dada la co
mp
e encia del
sis ema GLONASS so ié
i
co,
qu
e
no
in
co po a es a limi ación. y el
cambio
en
la
es
u
c u a mili a y
polí ica de bl
oq
ues mundial -con la
subsi
gu
ien e desapa ición de ene-
mi
gos po enciales pa a
el
paí
s-
se
p e é una u u a desapa ición de
es
a deg adación.
En
la
ac
ualidad
el código P
es
ya
bien con
oc
id
o y
documen ado, po lo que el 0
00
es
á desa ollando
un
nue
o
código
ll
amado Y que lo sus i u
ya.
Cada sa éli e GPS ans
mi
e
un
único códi
go
C/A
se
leccionado
en e
un
a
am
ili
a
de
1023 códigos
B URAN
°6
DICI
EMBRE
1
995
ERRO<ES
EN
L03
SIST
E ll S
GPS
CI)
e
Qj
E
pa ón pa a minimiza la in e e en-
cia en e señales
de
los sa éli es y
p opo ciona así
un
a mejo adquis
i-
ción
de
la señal po el usua io además
de
un
a
id
en i icación posi i a del sa-
éli e
que
es á emi iendo. Modulando
la
po ado a LI en
BPSK
(Bil7a y
Ph
ase
5hi l Key) a supe pues o (suma
mód
uI
0-2) en paque es de 1500 bi s y
a
un
a elocidad
de
50 bps el código CI
A y
un
mensaje de na
egac
ión
que
con iene
in
o mación so
b
e: el es ado
del sa éli e, el HOW (
Hand
o e W
o d)
usado pa a pasa del
có
d i
go
CI A
al
P,
la
co
ección
de
las de i as del eloj
del sa éli e y pa áme os o bi ales o
e emé
id
es, pa áme os pa a co egi
los e a dos de p opagación a a és
de la ionos e a, y posiciones ap oxi-
madas' (almanaque) y es ado
de
od
os
los
demás
sa éli es
de
la
cons e
lación.
El
ecep o
GPS
del usua io
ex ae
la
secuencia del códi
go
de
la
señal
cO
IT
elando es a úl ima con una
secu
e
ncia
ge
n
e ada
in e namen e
,
educiendo
así
el ancho
de
banda
de
la señal has a los 50 Hz
de
ancho
de
banda de
la
in o mación.
El
ecep o
demodula en onces la señal BPSK
pa a ob ene los da os del mensaje.
AP
LIC
AC
IO
NES
CIVIL
ES
DEL
SISTEMA NAVSTAR
GPS
Aplicaciones ma ina
s:
a egación de p ecisió
n:
na egación cos e a, en pue os y en
ías lu iales
Explo ación y explo ación de
yacimie
n
os de
combus
ibles ósiles:
IJ
elojes
•
á i as
o
i os e a
o
qJOS e a
· ece Xa
o mJ icaTino
D
~I.AI.EiI<il.
inspecciones hid og á icas, econo-
cimien o de obje i os,
in
specciones
sís
mica
s,
con encionales
y
i-
dimensionales,
co
n ol
de
la lo
ca
li
za-
ción del yacimien o y
de
los conduc-
os
de
ex acción.
R
eco
noc
imien o
de
ex
-
ca acione
s:
e i icación
de
es uc u-
as
Posicionamien o de
di
sposi i-
os acús icos
Posiciona
mi
en o
de
ba cos
de
p ospección
Rea
li
zación de mapas: azado
de
depósi os, posicionamien o de las
pl
a a o mas
de
p ospección
yexca a
-
ción, loca
li
zación de
emp
laza
mi
en-
os
Oceanog a ía ci il: medidas
de
co
i
en es oceánicas, geología ma
i
-
na, geo ísi
ca
Mine ía p o unda en el océan
o:
azado de mapas de ondos ma inos
Reconocimien o hid og á ico:
localización de bancos de peces, loca-
li
zación
de
pelig os pa a
la
na ega-
ción
In
gen
ie
í
a
de
cos as
y
ca
na-
l
es
:
d agado
de
l
echos
cos
e os
y
lu iales,
co
n
s ucción
de
om-
peolas
y
mu o
s
de
con
enc
i
ón,
dis
eño
de
pue o
s, man e
nimien-
o de
pue os
Aplicacione
s
aé ea
s y
e es-
e
s:
Aé eas
: n
a egación
en
á eas
emo as
,
guiado
de
helicóp e o
s,
gu
iad
o
de
a
ione
a
s pa a
ap
li
ca-
ciones
ag íco
las,
ap ox
imaci
ones
• B
RA
NCA D'
Es
TUDIANTS DE
L'
IEEE
DE
B AR
CE
LO
NA
de
p eci
sión, a e izajes (con GPS
di e encial)
Posicionamien o y na egación
e es e : ehículo p i ados, lo as
de
camiones, axis y a
u
ob
use . ehí-
culos
de
al amen o.
bombe o.
poli-
cía y ambulancias, econocimien o
en gene al
LIMITACIONES
DEL
SISTEMA
Y SOL ClONES
AL
TERNA TI-
VAS
El Sis ema
de
Posicionamien o
Global p opo ciona
un
a in o mación
muy buena sob e
nu
es a localización
en las
coo
denadas de longi ud y
de
la i ud, y bas an e buena en la al u
a.
Co
n el
có
digo P se alcanzan unos
e o es meno es de 3 m. en alo
medio y con el C/A se pod ían alcan-
za e o es e menos
de
10
m.
si no
ue a po la
deg
adación añadi
da
que
p o oca una p
ec
isión de a ias dece-
nas de me os. Es as p ecisiones, a
un
-
que su icien es pa a muchas
de
las
aplicaciones del
GPS
como las
de
na egación oceánica, no bas a pa a
usos más c í icos,
como
po ejemplo
la ap oximación a
pi
s a y el a e izaje
de
un
a ión en
co
ndiciones
de
isibi-
lidad muy de icien e, o
la
s
de
loca
li
-
zación de ube ías
de
pe o ación y
ex acción
de
bolsas de gas o pe óleo
en el ondo ma ino, en
un
caso
po gue
un
e o
de
menos
de
un
me o pod ía
ene consecuencias unes as pa a
lo
s
pasaje os y en el o o po que des ia-
ciones de
decena
s
de
cen íme os cau-
san pé didas de
mi
1I0nes
de
dóla es.
Es as imp ecisiones es án causadas
po : e o es de los sa éli es en
la
medición del iempo; e o es po p o-
pagación a a és
de
la a mós e a;
e o mul ica
min
o po e lexiones de
la señal en obs ucciones locales an-
es
de
ll
ega
a la an ena del ecep o ;
e o del ecep o : de sus elojes o de
uid
o
in
e n
o;
e o es
p
o
la
ela i idad: dila ación empo al de-
bida a la eloc
id
ad del sa éli e y
co
n-
lI"acción empo al debida a la
di
e e
n-
cia
de
campo
g a i a o
i
o -la domi-
nan e-; disponibilidad selec i
a:
mu-
cho
peo
que
cua
lqui
e a
de
las uen es
na u ales de
e
o
es el e
o
i n
enc
io-
nado apo ado p
o
el DoD de los
EE.UU. És e p o oca que si
ep
ese
n-
á amos las dis in as posiciones que
da ía
un
ecep o
es aciona io en di-
15
e en es ins an es, e íamos cómo
di aga ían
en
un cí culo
de
unos 100
me os de adio.
Pa a consegui mejo es p eci-
siones u iliza emos
una
modi icación
del GPS, el
DGPS
o GPS Di e encial.
Es e sis ema equie e un ecep o GPS
localizado
en
una
posición conocida
con
muy
buena p ecisión y ce cano a
la
zona donde se hagan las medidas,
ípicamen e
un
á ea
de
a ios cien os
de kilóme os cuad ados.
El
ecep o
ijo calcula su posición según las se-
ñales que ecibe del sa éli e y
la
com-
pa a con su posición exac a. En on-
ces en ía a los demás ecep o es de
la
zona los é minos de co ección pa a
que los u ilicen en sus p opias medi-
ciones pa a ob ene
una
localización
más p ecisa.
Con
es e sis ema se al-
canzan p ecisiones
de
2 ó 3 me os e
incluso mejo es
pa a
ecep o es es á-
icos. O o g an a ance en
la
ecnolo-
gía GPS es el uso de las ansmisiones
de
la
ase
de
la
po ado a como un
medio pa a
la
de e minación de
la
posición. Median e
la
écnica de di e-
encia
de
ase se alcanzan p ecisiones
del o den
de
cen íme os y, bajo cie -
as ci cuns ancias, milíme os.
Dos
ecep o es eciben simul áneamen e
las señales de los mismos sa éli es,
omando medidas de
la
ase de las
señales que les llegan. Res ando las
medidas en e pa es de ecep o es se
eliminan del p oceso ma emá ico del
cálculo
de
la
posición odos los e o-
es debidos a elojes.
Se
puede inclu-
so con a el núme o de ciclos
de
po -
ado a has a los sa éli es. Has a e-
cien emen e
la
ambigüedad en
la
de-
e minación del núme o de ciclos
de
po ado a eque ía pa a su solución
écnicas de campo
muy
cuidadosas
que implicaban ho as de ecopilación
es á ica
de
da os y su pos e io p oce-
samien o. Es a o ma de GPS se de-
nomina GPS de ase de po ado a.
No
obs an e, es as écnicas son muy es-
pecializadas y
han
a aído p incipal-
men e a usua ios
de
la
comunidad
opog á ica.
RECEPTORES GPS
En
los úl imos años se
ha
p o-
ducido
una
a alancha de ecep o es
GPS en el me cado;
de
odos modos
podemos di idi los
en
dos g andes
16
g upos:
a) Recep o es con inuos: se sin-
onizan simul áneamen e con a ios
sa éli es, como mínimo cua o.
b) Recep o es discon inuos: an
sin onizando los di e en es sa éli es
de
modo
al e na i o, con
mayo
o
meno
apidez dependiendo del mo-
delo.
Todos los ecep o es GPS u ili-
zan
in o mación p oceden e de,
po
lo menos, es sa éli es.
Los
modelos
más simples disponen de un solo ca-
nal y an pasando de un sa éli e al
o o e eniendo
la
in o mación eci-
bida de cada uno de ellos.
Se
a a
de
apa a os ela i amen e económicos
que
consumen
poca
co ien e, pe o
po
con a no nos p opo cionan
la
si uación de mane a ins an ánea y su
p ecisión no es an al a como
la
de
los
que sin onizan a ios sa éli es a
la
ez.
Los
ecep o es múl iplex am-
bién u ilizan un solo canal, pe o a-
bajan a
mayo
elocidad y son
más
p ecisos que los an e io es, aunque su
p ecio es más ele ado, llegando a
alcanza el de
un
ecep o
de
dos
canales.
Teniendo en cuen a odo lo an-
e io y que, además,
hay
ecep o es
GPS ijos y po á iles, el abanico don-
de elegi esul a muy amplio y me ece
un es udio a en o an es
de
decidimos
po uno u o o modelo. A í ulo
de
ejemplo, y eniendo en cuen a las
a iaciones a
la
baja de los p ecios
con o me a anzan los meses, pode-
mos encon a ecep o es GPS po á-
iles desde unas 60 o
70
mil pese as
has a las 150 mil, y ecep o es
de
p ecisión ijos cuyos p ecios alcan-
zan a ios millones de pese as, con
consumos que an desde los 100 mA.
has a las decenas de ampe ios. Pa a
su pues a
en
ma cha los p ime os
equie en desde uno a 17 minu os,
mien as que pa a de e mina
la
si-
uación necesi an
en
omo
al minu o.
GPS APLICADO AL TRÁFICO
AÉREO
Aunque el uso de sa éli es pa a
el con ol del á ico aé eo se empezó
ya
a conside a en los años 70,
po
pa e
de
la
Fede al
A ia ion
Adminis a ion (FAA),
en
la
ac uali-
dad
los sis emas
de
na egación adi-
cionales
(VOR
-Ve yHighF equency
Omnidi ec ional
Range,
DME
-
Dis ance
Measu ing
Equipmen ,
NDB
-Non Di ec ional Bacon) y los
de ayuda al a e izaje y ap oximación
a pis a (lLS -Ins umen al Landing
Sys em, MLS -Mic owa e Landing
Sys em) aún son los dominan es
en
odo el mundo.
Los
sis emas
de
na egación
po
sa éli e, en e los que cabe ci a
el
TRANSIT
y los
de
posicionamien o
global
NA
VST
AR GPS
yGLONASS,
a en ajan a los an e io es
en
cobe u-
a
y
en
el meno cos e de sus ecep o-
es, lo cual pe mi e su ápida implan-
ación.
Sin
emba go,
el
GPS sólo
p opo ciona
una
p ecisión en
la
posi-
ción su icien e pa a
la
na egación,
po
10
que
en
a e izajes y ap oxima-
ciones a pis a es necesa io
el
uso del
GPS di e encial
pa a
con a es a
los e o es
que
in oduce
la
Disponi-
bilidad Selec i a,
ya
comen ados. Pa a
ello
se
u ilizan
los
denominados
pseudosa éli es, es aciones e enas
que eciben y ansmi en señales com-
pa ibles y sinc onizadas con las de los
sa éli es GPS, además de ansmi i
las co ecciones
de
GPS di e encial,
mejo ando
con
odo ello
la
p ecisión
del posicionamien o (la denominada
GDOP)
en
un
á ea local.
INCONVENIENTES
DEL
GPS
EN
LA AVIACIÓN CIVIL
De
los e o es
ya
comen ados,
los c í icos
en
es a aplicación son
la
Disponibilidad Selec i a (Selec i e
A ailabili y), un mal uncionamien-
o empo al
de
los sa éli es y e o es
en
la
in eg idad
de
la
señal.
Disponibilidad
Selec i a:
Como
ya
hemos comen ado,
la
DS
deg ada las e emé ides
que
ansmi-
en los sa éli es y su calib ación, limi-
ando
la
p ecisión
de
la
posición pa a
usua ios ci iles a 100 me os de a-
dio, en el plano ho izon al.
Sin
la
p esencia
de
DS se con-
siguen p ecisiones de 20 a 40 me os
pa a usua ios ci iles, lo cual aún es
insu icien e pa a el a e izaje.
Se
debe,
po
an o, ecu i al GPS di e encial.
Mal uncionamien o empo-
al en algún
sa éli e:
Impo an e
cuando se exige conoce posición
en
3D
y de e minación de elocidad,
pa a
lo cual se equie e ene isibles
(5 g ados
po
encima del ho izon e) a
BURAN
N°6
DICIEMBRE 1995
4 sa éli es de la cons elación.
In eg idad
de
la
señal: Los
allos en la señal se de ec an a de
pa a es a aplicación (15 a 20 minu-
os) y se co igen has a en 1 ho a. Es
p e e ible moni o iza los sa éli es
uno a uno y con ola el es ado de
cada uno con un enlace de da os.
NAVEGACIÓN
En
u a:
Se exigen 500 me-
os en p ecisión la e al. Pueden com-
bina se los sa éli es GPS con uno
geosínc ono y una es ación de ie-
a, que ansmi a señales GPS ha-
cia el geosínc ono. És e las e ans-
mi e hacia oda su zona de cobe u-
a.
Así se dispone de un enlace de
da os pa a conoce si
se
ecibe señal
co ec a, además de dispone de una
medida de la dis ancia en el sen ido
in e so, pa a sabe si el sa éli e GPS
unciona co ec amen e.
Las
señales
GPS
se
moni o izan po una ed de 4 a 6
es aciones de calib ación. Una es a-
ción cen al ecoge los da os y los
e ansmi e a los dis in os usua ios
que los p ecisen.
El sa éli e geoes aciona io úni-
pue o, siemp e con isibilidad di ec a
y cumpliendo cie as es icciones po
in e e encias, pudiéndose usa pa a
a ias pis as. Su posición de e mina la
VDOP, es deci , la p ecisión de la
posición en la di ección e ical.
Como ya se ha comen ado en la
na egación en u a, el uso de sa éli es
geoes aciona ios pe mi e disemina la
in o mación de mane a global, a ma-
yo núme o de na es, p opo ciona una
sinc onización más p ecisa y diagnós-
icos en iempo eal.
Con es e mé odo los a iones
anmi i ían
su
posición y elocidad a
los sa éli es geosínc onos, que la en-
ia ían a ie a, donde desde la es a-
ción de con ol se end ían los da os de
odos ellos pe manen emen e y usa ía
los mismos enlaces pa a igilancia,
ins ucciones de a e izaje, e c. Se de-
be ía dispone , no obs an e, de un g an
ancho de banda y una ele ada po encia
de anmisión pe o
se
educi ía el p o-
blema de los desplazamien os dopple
en los ecep o es y los ángulos de i-
sión de los sa éli es geosínc onos son
cons an es, con las en ajas que es o
epo a en su seguimien o.
camen e ac úa como epe ido de la
RECEPTORES
GPS PARA AVIA-
in ó mación de eloj y e emé ides
CIÓN
CIVIL
que se ansmi en desde ie a. Su Se debe equipa a los a iones
peso es bajo y po an o ba a o de con dos an enas y dos on -ends pa a
lanza .
ecibi
señales
de
sa éli es
y
Ap oximación a pis a: Con pseudosa éli es. Los ecep o es deben
el mismo sis ema an e io pe o con se de ipo mul icanal, con un canal
un p oceso de co ección mayo y po cada uno de los 4 mejo es sa éli es
una moni o ización de la señal
más~
isibles en cada ins an e, o o pa a
exigen e se consigue una p ecisión adqui i nue os sa éli es isibles, o o
la e al de 100 me os. pa a las co ecciones di e enciales, y
Ap oximación a
pis a
con o o más pa a ecibi in o mación so-
al a
p ecisión:
Incluyendo dos b e la in eg idad de la señal. Se pueden
pseudosa éli es ce canos al ae opue -
implemen a
con
un
solo mic o-
o, con una cons elación de
18
sa é- p ocesado enganchando la señal más
li es y Disponibilidad Selec i a, se ápidamen e que con el seguimien o
consigue una p ecisión e ical me- mul iplexado o secuencial, aunque
jo
que en el caso an e io , casi cap a ía más uido.
su icien e pa a cumpli con las exi-
gencias de la FAA.
Un
pseudosa éli e
puede
moni o iza odos los sa éli es GPS
isibles, ac ua como si ue a uno
más de ellos, emi iendo la misma
señal, y en ia co ecciones DGPS
(GPS Di e encial) pa a elimina
e o es. Así se ob iene una mayo
p ecisión en el á ea local. Se pueden
si ua a a ios kilóme os del ae o-
DGPS
EN
A VIACIÓN
CIVIL
Con el GPS Di e encial se consi-
guen p ecisiones has a de cen íme os
pa a aplicaciones es aciona ias. Pa a
los mó iles, con g andes acele aciones
y que p ecisen ecibi la in o mación
muy ápidamen e, el sis ema aún no
sa is ace las exigencias de las no ma-
i as in e nacionales dic adas po la
OACI (O ganización In e nacional
• BRANCA D'ESTUDIANTS DE
L'IEEE
DE
BARCELONA
pa a la A iación Ci il). Sin emba go,
el u u o de las ayudas pa a la na ega-
ción en a iación ci il pasa po apli-
ca lo, ya sea median e la ins alación
de múl iples es aciones e enas, ya
in eg adas con o o sis ema.
Como ya hemos dicho, las co-
ecciones de GPS di e encial las
anmi en los pseudosa éli es, que se
pueden ins ala ce ca o lejos del e-
cep o de e e encia. Si es án ce ca,
ambos compa en an ena, pe mi ien-
do
su au ocalib ación, y si no el ecep-
o de e e encia debe en ia las co-
ecciones al pseudosa éli e, el cual
se au o co ige pa a sinc oniza se con
el
ecep o . El pseudosa éli e puede
en onces anmi i esas co ecciones
modulándolas sob e las señales GPS.
Si
solamen e
se
dispone
de
un
pseudosa éli e en la egión local es
p e e ible coloca los jun os pa a e-
ne isión di ec a de ambos. Si se
dispone de más de uno, el ecep o se
puede coloca lejos pe o común a
ambos, pa a ene una sola uen e de
sinc onización. Pa a isión di ec a se
puede ene el ecep o inco po ado a
uno de los pseudosa éli es y así los
es an es pueden se monocanal.
INTEGRACIÓN
DEL
GPS CON
OTROS
SISTEMAS
GPS
s.
GLONASS:
GLONASS
(Global
Na iga ion
Sa elli e Sys em) es el sis ema uso de
na egación po sa éli e. Se p esen ó
en 1982 p opo cionando p ecisión de
100 me os aunque p uebas pos e io-
es demos a on que la p ecisión e a
mejo que la p e is a. Aunque po si
solo ampoco p opo ciona una p eci-
sión su icien e pa a a iación ci il en
oda la supe icie del globo, o ganis-
mos como la ESA o INMARSAT
es án es udiando su in eg ación pa a
consegui la.
El p incipal p oblema es la
implemen ación de un ecep o que
incluya ambos sis emas pues p esen-
an no ables di e encias. Po ejemplo
las señales ansmi idas: las e emé i-
des del NAVSTAR son pa áme os
geomé icos y angula es mien as que
los del GLONASS in o man de la
posición, elocidad en 3D y acele a-
ción. También son di e en es las e e-
encias de iempo, omándolas de la
UTC (Uni e sal Time Coo dina ion)
17
y de la ho a
de
Moscú espec i amen-
e. A pe a de odo. i mas como
Magna ox.
El
Ins i u o
Ru
so de
R
adiona egación
y
Tiempo
y
Ae oda a en Aleman
ia
ya
i
enen
en
el
me cado ece
p
o
es
in eg ando a
m-
bos sis ema .
Se han ealizado
es
s
de
uelo
que demos a on que GLO ASS da
mejo esul ado en la
di
sponibilidad y
la geome
ía
en alg
un
as á eas del
globo como Eu opa y Amé ica del
No e. pa adójicame
n
e.
NA
YSTAR
e co
mp
o
a mejo en la egiones
ec
ua o
i
al
es
debido a la p opia dis i-
bu
ción de los sa é
li
e.
Dada la al a
de exac i ud en la p
os
ición en el
DG
PS
.
pa ece se que una in eg
ac
ión de
a
mb
os
sis e
ma
s es la opción
má
s
á-
lid
a en
a
i
ac
ión ci
il.
GPS
in
eg
ado
con
un
sis
e-
ma
ine cial: Como hemos come
n
a-
do
, el DGPS
no
consigue simul ánea-
men e los equis
i
os exig
id
os pa
a
sis em
as
de a e izaje (
p
ec
isió
n,
in
-
e
g idad y
un
ciona
mi
e
n
o con inuo).
Es
o se debe al e
nm
asca a
mi
e
n
o m
o-
me
n
áneo o al
a
ll
o de alg
ún
sa éli e
o en ma
ni
ob
as
con acele acione
s.
Se ha comp obado con
es
udi
os
eó icos que la in eg
ac
ión del GPS
con
un
sis e
ma
in
e cial p opo cion
a-
ía
un
a p ecisión en la
po
sición con
s-
a
n
e,
dando
e
sul ados an
bu
enos
como al usa l
LS
o MLS. Ambos
sis em
as
son dual
es
en su
unci
o
na
-
mi
en
o:
mi
en as el
in
e cial, con
g
i
óscopos y acele óme o
s,
ac
umula
e o es a la go
pl
azo pe o da la in o -
m
ac
ión ápidame
n
e, el DGPS
pu
ede
ga a
n i
za
u !
a p ecio ión dada a la go
pl
azo. Los
es
udios eó icos han s
id
o
co obo ados po es s de
uel
os
in
-
co po a
nd
o el INLS (/l1l
eg a
led
Na iga ioll & L
andin8
Sy
slem). El
DGPS asegu a
un
a p ecisión de I
me o,
mi
en
as
un
il ad
ode
Ka
lm
an
de ec a y elimina
e
o es a co
o pla-
zo, deb
id
os al sis ema
in
e cia
l.
qu
e
aseg
u
a po su pa e con inuid
ad
de
u
ncionamie
n
o.
PORTABILIDAD Y
EXCU
RSIO-
NISMO
Con la apa ición de ecep o
e
s
de ba
jo
peso y
o
lumen. a
l
ame
n
e
po á
il
es
(s
in
ol ida la e
du
cción de
su
p
eci
o)
el u
so
del GPS se ha
ex
en-
18
dido a exc
u
sio
ni
s
a
s.
cazado
e
s y
alpinis
as.
Su
u ilidad se cen a en
aumen a su segu idad en e enos
descon
oc
id
o
ya
que su posición
pu
e-
de e de e minada de o ma á
id
a y
e
cisa. inclu
so
en condicione ad e -
sas de
baj
a isibilid
ad
como niebla.
ni
e e o ausencia de
lu
z al
a .
En
1
99
1 apa ece
un
ecep o
de
Sony de cua o canal
es
con
un
pe
so
de 0.
68
K
g.
Y
un
p ecio de . 1
395
con
el que
pu
eden calc
ul
a
se
di
s anci
as
desde la
po
. ición inicial a des ino y el
cu
al
es
capaz de mos a en pan a
ll
a
el camino eco id
o.
Pos e
i
o
m
e
n
e apa ecen o os
ecep o es de cinco canales ( eco de-
mos
qu
e es e úl imo canal se u ili
za
co
mo
bu
sca del siguien e sa é
li
e del
i
ales» de
e
híc
ul
o
...
y como n
o.
de
g
ui
a nos median e símbolos en pan-
all
as
de c is al líquido o oz iendo
capaz de elegi u a al e na i
a
. has-
a llega al des ino
in oducido
e
iame
n
e po el conduc o
.
La
un
ción del GPS consis e
en de ec a la
po
sición del
e
hícu-
lo. la cual se p ocesa en el o
d
ena-
do de a bo
d
o y se compa a con
un
mapa elec ó
ni
co ubicado en me-
mo
i
a.
O as aplicaciones de
i
adas
del posicionamien o de
e
hí
cu
lo
son: -Mo
ni
a
i
zación cons an e del
a
u
omó
il
a pa i de
la
posición
o
e-
c
id
a po el ece
p
o
.
Sa éli e del sis e
ma
G PS (Global P
os
i ioning S
ys
em)
que se end
án
que ecibi da o
s)
que
se co
mb
inan con o denado es po á-
i
les. Es
e
es
el caso del modelo
95
LX
Palm op de H
ew
le
-Packa d.
LOCALIZACI
ÓN
Y
GU
I
ADO
DE
A TOMÓY
IL
ES
El
sis ema GPS se e
nm
a ca
den o del
I.
Y.
H
.S
.
(lnl
e
lli
ge
l11
Ve
hi
c e
Hi
ghway
S s
lem
),
un
au o-
mó il capaz de iden i ica al usua io.
acl
ima a el hab
i
ác
ulo a la empe
a-
u a deseada. p opo ciona comuni-
cación con el ex e
i
o media
e
ele o-
nía mó
il
,
in
o ma me
di
an
e sín e-
sis de oz ace ca de l
as
«cons an es
-Sis emas de co
n
o
l
de
e
h
í-
c
ul
os l
os
cual
es
in
c
lu
yen. a pa i de
lo
s da
os
GPS p ocesados alguna
in
-
dicaci
ón
isual o audi i a, como po
ejemplo el
aj
us e
au
omá
i
co de la
e
loc
id
ad en caso
de
de ec a se
e
l
o-
cidades demasiado a
l
as.
-Adminis ación de l
as
u as:
Se
in
c
lu
ye
n aquÍ l
as
decisiones oma-
das po el o denado
de
na egación
a
l
es
co
mo
camino a segui . indica-
ciones de d
i
ección
an
e c uces con-
l ic
i
os. e
c
. an o en si uaciones
no males como e en uales (
mal
i
em-
po.
a
ico conges
i
onado). Se equie-
e
eci bi cons an emen e. además de
B URAN
N°
6 DICIEMBRE 1
995

la posición del ehículo, in o mación
ela i a
al
es ado del á ico,disposi-
ción de mapas elec ónicos y
un
in e -
ace con el conduc o que sea capaz
de da las ins ucciones opo unas sin
dis ae su a ención po lo que, en
gene al,
se
han
p e e ido
los
sin e izado es de oz a las indicacio-
nes g á icas en un L.C.D.
-Adminis ación de las lo as:
Median e mapas, bases de da os y
algo i mos de op imización de u as
se busca inc emen a la p oduc i i-
dad de una lo a de au omó iles, e-
duci iempos de espe a,e c.
La na egación en au omó iles
es á basada undamen almen e en
dead- eckoning y map-ma ching; en
ambas écnicas el sis ema GPS es
undamen al pa a ob ene la posición
base y oma las medidas opo unas.
Dead- eckoning consis e en
de e mina la posición a pa i de un
pun o inicial de g an exac i ud e in e-
g ando sucesi as medidas de posi-
ción en la di ección en la que se di ige
el mó il. Los sis emas adicionales
de dead- eckoning de basan en con a
gi os de las uedas y de e mina la
di ección a pa i de una b újula
elec ónica y ienen como g an incon-
enien e la acumulación de e o es.
Con el GPS es a posición
es
cons an-
emen e de e minada y se ob ienen
e o es po debajo de los 50m. si se
usa el código CIA. Sin emba go el
incon enien e del GPS se p oduce
cuando se ci cula po ciudad, conde
los
edi icios
p oducen
discon inuidades en la ecepción del
señal con lo que es necesa io comple-
men a es e sis ema con o o clásico
pa a
aplicaciones
donde
la
moni o ización cons an e sea c í ica.
El map-ma ching exige, p i-
me o, una g an p ecisión en cuan o a
posicionamien o y segundo la dispo-
nibilidad de mapas de ca e e as
digi alizados en memo ia. En es e
sen ido, dicha exigencia ha supues o
un
g an impac o en el campo de la
ca og a ía en el que han apa ecido
los nue os mapas en CD-ROM.
En el map-ma ching se com-
pa a la u a azada po el ehículo
con los mapas de ca e e as en me-
mo ia: así se asocian cons an emen e
ca ac e ís icas ma eIllá icas ( ec o
di ección, posiciones
...
) de la ayec-
o ia del au omó il con aquellas aso-
ciadas a la base de da os del mapa
digi al al igual que un conduc o lo
ha ía en e los luga es obse ados y
las ca ac e ís icas dibujadas en el
mapa. Po o a pa e, aunque la p e-
cisión
del
GPS
jun o
con
los
algo i mos de pos p ocesado es gene-
almen e su icien e, es necesa io
inc emen a la en algunas aplicacio-
nes de map-ma ching, empleando el
GPS di e encial.
Las p opues as pa a el en io
de
la in o mación co ec o a del DGPS
son: -el uso del sis ema eu opeo
RDS, que pe mi e comunicación
unidi eccional a a és de un canal
digi al adyacen e a los canales de FM,
median e la modulación de
una
subpo ado a.
-el uso del es ánda d eu opeo
GSM pa a ele onía mó il celula , a
a és de alguno de sus canales de
señalización.
-el es ánda d Mobi ex pa a el
en io de paque es de in o mación a
mó iles.
Sin emba go la u ilización de
es e sis ema GPS di e encial en g an-
des á eas puede esul a inú il si se
con i ma la p opues a de, pa a el año
2000 y po azones come ciales, no
in e e i sob e el código CI A me-
dian e la Selec i e A ailabili y, o de
da lib e acceso al código P, debido al
g an
d~ollo
log ado po el GPS.
En cuan o al me cado exis en-
e, en
1991
Japón endió unos 280.000
sis emas, in eg ados como una pa e
más del au omó il, la mayo ía ins a-
lados en modelos de la gama al a de
Toyo a, Nissan, Mazda, Mi subishi y
Honda; mien as que el núme o de
sis emas endidos en
Eu opa
y
EE.
Uu.
conjun amen e no llegó a
24.000.
En es e sen ido cabe des aca
el sis ema Elec o-Mul i isión de
Toyo a (1994) que mues a la posi-
ción en un moni o de c is al líquido
a colo , po el que ambién se posibi-
li a la ecepción de emisiones de TV.
y que, además es capaz de calcula la
u a a un des ino mos ándola en
pan alla, y median e oz sin e izada
guia
al
conduc o (incluso se mues-
an imágenes de la pa e ase a del
•
BRANCA
D'ESTUDIANTS DE
L'IEEE
DE BARCELONA
coche omadas po una mic o-cáma-
a ex e io ).
En EE. UU. Ch ysle desa o-
lló en
1991
una unidad expe imen al
basado en GPS (CLASS) que se ayu-
daba de odóme o y b újula en caso de
pé dida del sa éli e. El p oyec o
CLASS se espe a que es é acabado
pa a mediados de 1996 y su cos e en
el me cado se á en e 1.500 y 2.000
dóla es. O os sis emas desa ollados
son el Ai-NET de Alpine Elec onics
o Ame ica Inc. que usa conjun a-
men e módulos de econocimien o y
sín esis de oz con el sis ema de audio
del coche, mien as que un lec o CD
puede lee indi e en emen e o bien
música o bien mapas CD-ROM; su
p ecio onda los 2.000 dóla es.
En Eu opa el p ime sis ema
que apa eció en el me cado ue el
T a elpilo
desa ollado
po
Blaupunk de Bosch, con la implan-
ación inicial únicamen e en F ancia,
Alemania y Holanda. En el sis ema el
conduc o iene disponibles una se ie
de menus seleccionables media e bo-
ones en una pan alla LCD. Seleccio-
nando el con ol de na egación se
p esen an en pan alla una se ie de
indicaciones g á icas que nos an
conduciendo a a és de la mejo u a
calculada, a la ez que la oz del
o denado in o ma, ins an es an es
de los c uces, cuando se debe gi a . Si
el conduc o
no
sigue las indicacio-
nes del o denado , és e ecalcula la
mejo u a pa a llega al des ino.
LOCALIZACIÓN
DE
TRENES
El
GPS se ha
expe imen a-
do
ambién
en
el
seguimien o
de
enes;
en
es e
sen ido
cabe
des-
aca
el
sis ema
ARES,
expe i-
men ado
po
Bu ling on
No he n
Rail oad
Co. A
a és
de un pe-
queña
an ena,
el
ecep o
Na co e,
u ilizando
el
código
CI
A,
de e mina
la
posición,
eloci-
dad
y iempo,
in o mación
que
es
mos ada
en
una
pan alla
CRT
an o
a
bo do
del
en
como
en el
cen o
de
ope aciones
a
a és
de
un
enlace
digi al
de RF.
Así
con
ARES se
ob iene
una
g an
p eci-
sión,
con
lo
que
se
pe mi i ía
a
a és
del
enlace con ola el en
au omá icamen e y moni o iza , ia
adio, y en la es ación de con ol, el
19
es ado
de
la locomo o a median e
a ios enso es ins alados en és
a.
NÁUTICA
Lo ecep o es GPS se han
in
alado has a el momen o en mu-
chos ca gue os, pe ole os y ba cos
de pasaje os ansoceá
ni
cos, pe o se
e pe a que con el descenso de los
p ecios de los sis emas GPS menos
so is icados su uso se ex
i
enda hacia
el g an me cado que suponen las em-
ba caciones
de
ec eo.
CONCLUSIONES
Si la indus ia
es
capaz
de
c
ea
me
jo
es e
nl
aces
co
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o
del GPS.
BIBLIOGRAFÍA
BROQUETAS
IB
A
RS
, A. y ELÍAS
F
STÉ,
A.: R
adi
o
localilz
ac
i
ó,
Inl
ensi icació:
T an
sp
a encie
s de
Radiona egació, CP
ET
, 1995
DAHER, j.
k.
el a
l.
:
An
E a
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lhe Radio F equency Suscep
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EEE
Ae ospace
and
Elec
/
onic Syslems
Ma
-
gazine, OC
lOb
e 1994
20
AC
KR
OYD. N. Y LORIMER.
R.:
Gl
o-
bal N
a
iga
li
on. A GPS Use ' s Guide.
L/oyd's
o
Lo
ndon P ess LTD .. 1990
HUR
N.
J
.:
GPS Di e
en
cial explicado
cla ame
n
e.
T
i
lll
ble Na ·igalion. 1
993
VIEWEG. S. y LECHI ER.
W.
: A GPSI
GLO ASSIINS Tesl
P
og a
mo
IEEE
Ae ospace and
El
ec
onic S
YS
lems Ma-
ga~
in
e.
Jul
1994
PARKINSON. B.
W.
: GPS Accu acy
and
R
eli
abili y Imp o ed Wilh Pseudoliles,
Mi
c o
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e
S
ys
lems N
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e 1
984
FIGUERAS. M
.:
GPS.
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99
1
STANSE
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,
Oc/obe
19
83
SCHNEIDERMA , R.: GPS Becomes a
High-Fl
yi
ng Ma kel,
Mi
c owa es & RF,
Decembe 1
99
1
GPS Wo ld: páginas publicila ia
s,
Agos
lO
1994
,
Di
ciemb e 1
99
4
MEYER-I-ULBERG
,
1.
Y J
ACOB
, T.:
Hi
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Accu acy Na iga ion
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I
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Ma
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in
e,
Jul
y
1994
HAMBL Y, R.
yO
I
SH
I,
R.
: Ai c a lT a ic
Managemen on
h
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Ma ch 1
995
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.:
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GPS
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s,
A ialio
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Week & Space
T
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Seplembe 19,
1994
ORDW A
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.:
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BO
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E FORSELL, Ra
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S
ys
lem
s,
P
e
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ce
Hall
1991
.
pp
. 2
72
a
328
S
IM
O , D. Y EL
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HRJ
EF
,
H.
: Real-Time
a
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in
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lh
e GPS, IEEE AES
Syslems Maga
zi
n
e,
Janua y 1
995
BLANCHARD, W.
F.
:
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lObe
1994
RO
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A. DORK: Sa ellile
Na
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S
ys
lems o Land Vehicle
s.
IEEE AES
Ma
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zi
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e,
Ma
198
7.
ROB ERT
L.
FRENCH
AU
lomo
bi
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on:
Whe e is
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IEEE AES
ma
g a
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e
.
Ma
y
19
87.
RO
NA
LD
K.J
VRGEN : The Elecl ollic
MOIO
i
S
l,
I
EEE
Sp
eC
Tn1l14
Ma
ch 1
99
5.
EMIL VERNAREC : G
PS
lakes
he
ain
,
Mi
c
ow
a es
& RF.
Ju
ne
1994.
B U
RA
N
N°
6
DI
CIEMBRE 1995