¿Qué son los sistemas de aumentación basados en satélites SBAS?

Carlos Duarte Muñoz

Fecha: 2016-11-01


 

Los Sistemas de Aumentación Basados en Satélites (SBAS por sus siglas en inglés) son sistemas que proporcionan correcciones a las señales de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) para mejorar la estimación en el cálculo de la posición geográfica, además de que ofrecen mayor integridad y disponibilidad de las señales de navegación, con lo que garantizan su empleo en aplicaciones críticas como la navegación aérea, en donde no se pueden permitir interrupciones en el servicio, como puede ocurrir con los sistemas GNSS como por ejemplo, cuando no se tienen por lo menos 4 satélites a la vista del receptor.

 

En el mundo existen varios sistemas de aumentación basados en satélite, entre los que sobresalen el WAAS de Norteamérica, el EGNOS de la comunidad europea, el SDCM de Rusia, y el MSAS de Japón. Asimismo, India está construyendo el suyo propio, denominado GAGAN.

 

El WAAS

 

El WAAS (Wide Area Augmentation System) fue desarrollado por la Administración Federal de Aviación (FAA) y el Departamento de Transporte de Estados Unidos (DOT) como un complemento al sistema GPS para su empleo en aplicaciones de vuelo de precisión dado que el GPS por sí solo no cumple con los requisitos de exactitud, integridad y disponibilidad de las señales que requiere la FAA para la navegación aérea. El WAAS corrige los errores de la señal GPS causados por las perturbaciones en las órbitas de los satélites, errores en la medición del tiempo, y por el retraso de la señal de navegación en la ionósfera. Asimismo, el WAAS proporciona información vital sobre la integridad de las señales y la salud de cada satélite GPS. Un receptor compatible con WAAS puede proporcionar una precisión en la estimación de la posición mejor que 3 metros, el 95 por ciento de las veces.

 

Cómo funciona

 

El WAAS emplea estaciones de referencia denominadas WRS (Wide-area Reference Station) cuya posición se conoce con mucha precisión y que están distribuidas en un área geográfica muy amplia. Cada estación WRS recibe las señales de los satélites de la constelación GPS y compara su posición “real” con la que calcula a través de las señales GPS. Esta información y otros datos relacionados con la disponibilidad del sistema WAAS se envían a dos estaciones maestras denominadas WMS (Wide-area Master Station). Las WMS crean un mensaje de corrección que envían, para su distribución a los usuarios, a satélites geoestacionarios de comunicaciones a través de estaciones de inyección datos (Ground Uplink Stations). La información es compatible con la estructura básica de la señal GPS, lo que significa que cualquier receptor GPS con activado para WAAS puede leer la señales.

 

Diagrama de funcionamiento del Sistema WAAS

 

A partir de la información de las estaciones de referencia (WRS), las estaciones maestras (WMS) generan dos tipos de mensajes: mensajes para cambios rápidos y mensajes para cambios lentos.  Los datos que cambian rápidamente incluyen las correcciones en la posición de los satélites y el error en su reloj. El receptor utiliza esta información de inmediato, ya que esos errores son independientes de su ubicación. Los datos que cambian lentamente son las efemérides (órbitas) proyectadas, las estimaciones del error de reloj, y lo más importante, los datos de retardo ionosférico. Estos datos se consideran dependientes de la posición y se actualizan cada 2 minutos. En operación, un receptor WAAS, determina su posición a partir de la información regular de los satélites GPS, y luego utiliza el mensaje lento WAAS para mejorar su estimación.

 

A la fecha, el sistema WAAS incluye 59 estaciones terrenas de referencia, WRS, distribuidas en los estados continentales de Estados Unidos, Hawaii, Canadá, México y Puerto Rico; 2 estaciones maestras: una localizada en Pasadena, California, y una en Leesburg, Virginia; 8 estaciones de inyección de datos y 3 satélites geosíncronos.

 

 

En la actualidad, la cobertura del WAAS sólo está disponible en América del Norte. No hay estaciones de referencia en América del Sur, por lo que a pesar de que los usuarios de GPS pueden recibir correcciones del sistema WAAS, la señal no ha sido corregida para esa región, y, por tanto, no se mejora la precisión de su localización. El sistema WAAS ofrece cobertura tanto en tierra como en el mar a diferencia de otros sistemas de corrección como el DGPS (GPS diferencial) con base en tierra. Sin embargo, para algunos usuarios en latitudes muy altas puede ser difícil recibir las señales del WAAS cuando los árboles, las montañas o los edificios, obstruyen la línea de vista a los satélites geoestacionarios. El área de cobertura de los satélites del sistema WAAS se muestra en la siguiente figura:

 

Área de cobertura de los satélites del sistema WAAS

 

Tendencias futuras

 

En la actualidad se están implementando sistemas de posicionamiento aplicables a la navegación aérea todavía más precisos que los SBAS, denominados Sistemas de Aumentación Basados en Tierra ( GBAS o Ground Based Augmentation Systems por sus siglas en inglés). Estos sistemas funcionan bajo el mismo principio de los SBAS, pero en una escala geográfica mucho más pequeña, por lo que ofrecen precisiones muy superiores a los SBAS y están siendo instalados en aeropuertos para aumentar la seguridad de las operaciones aéreas.



Etiquetas: SBAS,GNSS,WAASS,GPS

Revista Hacia El Espacio de divulgación de la ciencia y tecnología espacial de la Agencia Espacial Mexicana.




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