¿Qué sistemas de GNSS (posicionamiento) existen actualmente?

Rubén Castro, 24 octubre 2024

Qué es GNSS

GNSS son las siglas de Global Navigation Satellite Systems que se traduce por Sistemas Globales de Navegación por Satélite y son los sistemas de posición por satélite. En la actualidad hay 6 constelaciones de satélites GNSS:

  • GPS: sistema de EE.UU. (global)
  • GLONASS: sistema de Rusia (global)
  • GALILEO: sistema de Europa (global)
  • BEIDOU: sistema de China (global)
  • QZSS: sistema de Japón (regional)
  • IRNSS: sistema de India (regional)
Aunque llamemos GPS al sistema de posicionamiento del móvil, del coche o de los relojes inteligentes, todos los dispositivos modernos utilizan varios sistemas de satélites a la vez. Por tanto, llamarlo GPS no es del todo correcto.

Lógicamente, la principal razón de la existencia de diferentes sistemas es por tener independiencia tecnológica en caso de haber un conflicto armado, pero nosotros, usuarios, podemos aprovechar y utilizarlos para mejorar la precisión y la redundancia de sistemas.

¿Cuál es la diferencia entre estas cinco constelaciones?

1. GPS

  • El GPS fue el primer sistema GNSS. Comenzó a funcionar en 1978 y se abrió su uso global en 1994

El GPS se inventó a partir de la necesidad de un sistema de navegación militar independiente. El Departamento de Defensa de Estados Unidos (DoD) fue el primero en darse cuenta de ello. El sistema era muy complejo para proporcionar una gran precisión y protegerlo de interferencias e intentos de suplantación.

El GPS opera en una banda de frecuencias denominada banda L, una porción del espectro radioeléctrico entre 1 y 2 GHz. La banda L se eligió por varias razones, entre ellas:

  • El retardo ionosférico es más significativo a frecuencias más bajas.
  • Simplificación del diseño de la antena
  • Minimización del efecto que las condiciones meteorológicas tienen en la propagación de la señal GPS
  • En la actualidad, el GPS es el sistema de navegación más preciso del mundo. La última generación de satélites GPS utiliza relojes de rubidio con una precisión de hasta ±5 partes en 1011. Estos relojes están sincronizados por relojes de cesio terrestres aún más precisos.

Frecuencias GPS

Frecuencia L1 (1575,42 MHz)

  • Utilización: L1 es la frecuencia original y la más utilizada en el sistema GPS. Es la frecuencia principal para aplicaciones GPS civiles.
  • Señal: La señal L1 lleva dos tipos de códigos:
    • Código C/A (Coarse/Acquisition): Es la señal civil utilizada en los receptores GPS básicos.
    • Código P(Y) (Preciso): Se trata de una señal encriptada utilizada por los militares para un posicionamiento más preciso y seguro.
  • Aplicaciones civiles: La mayoría de los dispositivos GPS de consumo, como smartphones y sistemas de navegación para coches, utilizan la frecuencia L1.

Frecuencia L2 (1227,60 MHz)

  • Utilización: L2 es utilizada principalmente por receptores militares y aplicaciones civiles más avanzadas que requieren alta precisión.
  • Señal: Al igual que L1, L2 transporta tanto el código P(Y) para uso militar como, más recientemente, una señal adicional para uso civil conocida como L2C.
    • L2C: Se trata de una señal civil mejorada, que proporciona una mayor precisión y una adquisición más rápida de la señal para aplicaciones como la topografía y la navegación de alta precisión.
  • Aplicaciones: L2 puede ayudar a minimizar los errores causados por la interferencia atmosférica cuando se combina con L1, mejorando la precisión del posicionamiento.

Frecuencia L5 (1176,45 MHz)

  • Utilización: L5 es una frecuencia civil más reciente, que ofrece las señales GPS más avanzadas para mejorar la precisión y las aplicaciones críticas para la seguridad.
  • Señal: La señal L5 está diseñada para ofrecer mayor potencia y mejor protección contra interferencias, especialmente en aviación y otros usos de alta fiabilidad.
  • Aplicaciones: L5 es especialmente importante para aplicaciones como: aviación, posicionamiento de alta precisión (por ejemplo, topografía)
  • Ventajas de L5:
    • Mayor precisión: L5 opera en una banda de frecuencia protegida, lo que reduce las interferencias y mejora la intensidad de la señal.
    • Seguridad: Está pensada para aplicaciones en las que la seguridad es fundamental, como la navegación aérea.

En resumen

  • L1: Frecuencia GPS civil estándar.
  • L2: Principalmente para uso militar, pero también proporciona señales civiles mejoradas (L2C).
  • L5: La señal civil más nueva y de mayor precisión, especialmente para aplicaciones críticas como la aviación.
El uso de múltiples frecuencias (por ejemplo, L1 + L2 + L5) ayuda a los receptores GPS a corregir las distorsiones atmosféricas, aumentar la precisión y a mejorar la fiabilidad.

2. GLONASS

GLONASS es la versión rusa del GPS. La Unión Soviética comenzó a desarrollarlo en 1976. Existen 5 versiones de GLONASS:

  • GLONASS (1982)
  • GLONASS-M (2003)
  • GLONASS-K (2011)
  • GLONASS-K2 (2015)
  • GLONASS-KM (2025 - Actualmente en fase de investigación)
Assisted GLONASS (A-GLONASS) es prácticamente igual que GLONASS, pero tiene más funciones para los smartphones. Entre ellas, navegación giro a giro, datos de tráfico en tiempo real, etc. A-GLONASS utiliza torres de telefonía móvil cercanas para fijar rápidamente la ubicación exacta. Además, mejora el rendimiento de los chipsets compatibles con GLONASS.

Diferencias entre GLONASS y GPS GNSS

Para empezar, la red GPS de EE.UU. incluye 31 satélites, mientras que GLONASS utiliza 24 satélites esto significa que la cobertura de GPS es un poco superior a GLONASS. Además, aunque los dos sistemas tienen una precisión similar, se considera que el GPS es un poco más preciso.

En cuanto a las frecuencias, GLONASS funciona a 1,602 GHz y GPS a 1,57542 GHz (señal L1).


2. GALILEO

GALILEO es el sistema GNSS europeo compatible con GPS y GLONASS. Comenzó a prestar servicio en diciembre de 2016. El sistema Galileo se divide en tres segmentos principales:

  • Espacio
  • Tierra
  • Usuario

La función del segmento espacial es generar y transmitir señales de código y fase portadora con una estructura de señal específica de Galileo. También almacena y retransmite los datos de navegación enviados por el segmento terreno.

El segmento de tierra es el elemento principal del sistema que controla toda la constelación, incluidas las instalaciones del sistema de navegación y los servicios de difusión. El segmento terreno se compone de:

  • Dos Centros de Control de Tierra (GCC)
  • Una red de Telemetría
  • Estaciones de seguimiento y control (TT&C)
  • Una red de estaciones de enlace ascendente de misión (ULS)
  • Red de estaciones sensoras de Galileo (GSS)

El segmento de usuario está formado por los receptores GALILEO. Su objetivo principal es seguir las coordenadas de la constelación de satélites y proporcionar una temporización muy precisa. Para ello se reciben las señales de GALILEO, se determinan los pseudointervalos (y otros observables) y se resuelven las ecuaciones de navegación.

4. BEIDOU

BEIDOU es el sistema chino de navegación por satélite que consta de constelaciones de satélites independientes, BeiDou-1, BeiDou-2 y BeiDou-3.

BeiDou-1 (también conocido como Sistema Experimental de Navegación por Satélite BeiDou) consta de tres satélites que ofrecían servicios de navegación y cobertura limitados. Lo utilizaban principalmente usuarios de China y regiones vecinas. BeiDou-1 fue retirado del servicio a finales de 2012.

Dato curioso: según China Daily, en 2015 (quince años después del lanzamiento del sistema BeiDou-1) generaba un volumen de negocio de 31.500 millones de dólares al año para grandes empresas como China Aerospace Science and Industry Corp, AutoNavi Holdings Ltd y China North Industries Group Corp.

BeiDou-2 (a veces llamado COMPASS) es la segunda generación del sistema. Comenzó a funcionar en diciembre de 2011 con una constelación parcial de 10 satélites. Prestaba servicios a clientes de la región Asia-Pacífico desde finales de 2012.

El servicio actual, BeiDou-3 (BeiDou de tercera generación), proporciona una cobertura mundial completa para la temporización y la navegación. Consta de satélites en tres órbitas diferentes, incluidos 24 satélites en órbitas de círculo medio (que cubren el mundo), 3 satélites en órbitas geosíncronas inclinadas (que cubren la región Asia-Pacífico) y 3 satélites en órbitas geoestacionarias (que cubren China). En 2016, BeiDou-3 alcanzó una precisión milimétrica con posprocesamiento.

5. QZSS

El Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) es el sistema regional de satélites de Japón. El QZSS utiliza actualmente un satélite en órbita geoestacionaria y tres en órbita QZO (órbita geosíncrona muy inclinada, ligeramente elíptica).

La primera generación del sistema de cronometraje QZSS (TKS) se basará en el reloj de rubidio. Sin embargo, los primeros satélites QZSS llevarán un prototipo básico de sistema experimental de sincronización por reloj de cristal. La tecnología TKS es un novedoso sistema de cronometraje de satélites que no requiere relojes atómicos a bordo y es utilizado por los sistemas de navegación por satélite existentes, como los sistemas GPS, GLONASS y Galileo. Esto permite que el sistema funcione de forma óptima cuando los satélites están en contacto directo con la estación terrestre, lo que lo convierte en una gran solución para la constelación QZSS.

Una gran ventaja del QZSS es que es compatible con el GPS. Esto garantiza un número suficiente de satélites para un posicionamiento estable y de alta precisión.

6. IRNSS

El IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) es un sistema regional independiente de navegación por satélite desarrollado por la India. Está diseñado para proporcionar información precisa sobre la posición a los usuarios de la India y la región circundante, hasta 1.500 kilómetros alrededor del subcontinente indio. El IRNSS también se conoce por su nombre operativo, NavIC (Navegación con Constelación India).

El sistema está formado por una constelación de siete satélites en órbitas geosincrónica y geoestacionaria. Proporciona cobertura principalmente sobre la India y se extiende hasta 1.500 kilómetros más allá de las fronteras indias.

Cuenta con dos tipos de servicios:

  • Servicio de Posicionamiento Estándar (SPS): Abierto a todos los usuarios.
  • Servicio Restringido (RS): Servicio encriptado para usuarios autorizados, utilizado principalmente por militares y organizaciones estratégicas.

El IRNSS está diseñado para proporcionar una precisión superior a 20 metros sobre la India y la región circundante.

Rubén Castro

Redactor

Apasionado de explorar y diseccionar lo último en tecnología. Tengo mucha experiencia en el mundo de los ordenadores y el gaming, aunque también me gustan todos los tipos de gadgets.

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