Nos adentraremos un poco más en el sistema GALILEO y su
interoperabilidad con los sistemas ya existentes GPS-NAVSTAR y GLONASS.
Veremos cuáles son sus ventajas y cómo influirá en el posicionamiento
y la navegación en sectores como el transporte, los recursos naturales,
la industria petroquímica, servicios de emergencia, agricultura,
planeamiento urbanístico, redes geodésicas, obra civil... entre
otros muchos. Así como en el desarrollo global de la economía
Europea en los próximos años.
Se incluye una completa descripción técnica del
sistema GALILEO y se definen los 3 tipos de Servicios que ofrecerá.
Introducción
Actualmente existen 2 sistemas de localización por satélite, GPS-NAVSTAR (Estados
Unidos) y GLONASS (Federación Rusa). Ambos sistemas tienen un común denominador:
fueron concebidos inicialmente para fines militares, aunque en la actualidad
son utilizados también para usos civiles. Estos dos sistemas proveen actualmente
la posición [altitud, longitud, elevación y tiempo exacto] a millones de usuarios
alrededor del mundo a través de las señales que emiten sus satélites y el cálculo
de coordenadas desde tierra a través de receptores provistos con relojes muy
precisos. Otra de las características similares de estos dos sistemas es que
ambos emplean cada uno 24 satélites ubicados en una órbita media de alrededor
de 20.000 Kms. Pero a pesar de ello, ambos sistemas son incompatibles e interoperables
entre sí. Aunque NAVSTAR y GLONASS ofrecen sus señales a usuarios civiles, su
operación sigue estando bajo el control militar. La utilización conjunta
de ambos sistemas supone una disponibilidad de unos 50 satélites.
Ambos sistemas tienen las siguientes desventajas:
» No hay garantía o cobertura de fiabilidad provista por sus operadores
(e.g. accidentes aéreos).
» La fiabilidad es incierta en regiones de altas latitudes del norte de
Europa.
» La precisión es moderada para aplicaciones que requieren una rápida determinación
de la posición.
» A los usuarios no se les informa inmediatamente de los errores que ocurren
en el sistema.
La localización por satélite está teniendo un gran auge hoy en día, y el sistema
de Estados Unidos, GPS, ha sido el más utilizado, en gran medida porque los
principales fabricantes de receptores operan exclusivamente con las frecuencias
del sistema estadounidense. Hablar de localización por satélite es hablar de
GPS, pero hay que tener en cuenta que GPS-NAVSTAR es tan sólo uno de los sistemas
de localización por satélite que existen en la actualidad.
El sistema NAVSTAR opera en 6 planos orbitales mientras que GLONASS utiliza
3 planos orbitales. Esto hace que inicialmente el servicio esté limitado
a ciertas zonas de la Tierra. Debido a que el ángulo de inclinación
de los satélites GALILEO respecto al ecuador será mayor, esto
dará una mejor cobertura para el norte de Europa -algo que GPS no proporciona
como sería deseable en estos momentos-.
GLONASS ha pasado por malos momentos en estos últimos años, pero
se han hecho grandes esfuerzos financieros para asegurar su servicio. La Federación
Rusa ha enviado 3 nuevos satélites en los últimos meses con el
objetivo de completar la constelación GLONASS.
El propósito de este artículo es hablar sobre un nuevo sistema de localización por satélite de origen europeo, denominado GALILEO. Este proyecto fue concebido en 1999, y se espera que en el 2008 estará en servicio y que será complemento a los otros sistemas de localización por satélite existentes.
El proyecto GALILEO
GALILEO es un sistema de localización por satélite propuesto por la Unión Europea
con apoyo de la Agencia Espacial Europea y un grupo de inversionistas privados.
El proyecto GALILEO, diseñado desde su concepción para usos civiles, tiene un
costo total aproximado de $ 3 billones de Euros y se esperá que esté en operación
en el 2008. GALILEO es un sistema global independiente de GPS, pero totalmente
compatible e interoperable con él. Por compatible e interoperable se entiende
que un receptor GALILEO podrá explotar simultáneamente las señales recibidas
de los satélites GALILEO y GPS.
Los satélites GALILEO, con un peso total aproximado de 600 Kg. con una carga
útil aproximada de 110 Kg. y un consumo de potencia de 1.7 kW., serán capaces
de entregar la señal hacia la tierra con más potencia que la señal del sistema
GPS, lo cual permite que la señal de GALILEO sea menos interferible. 
El gran reto del sistema GALILEO será la sincronización entre los satélites
y las terminales en tierra.GALILEO empleará relojes atómicos de cesio en tierra,
en contraste con GPS que utiliza estos relojes en sus satélites. Los satélites
de GALILEO estarán equipados con relojes de rubidio, que permiten precisiones
en el orden de nanosegundos. El cálculo orbital será llevado a cabo en tierra.
El diseño del sistema
La propuesta para GALILEO está basada en una constelación de satélites de órbita
media (MEO, Medium Earth Orbit) y satélites geoestacionarios (GEO, Geosynchronous
Earth Orbit) combinados con la apropiada infraestructura terrestre y sistemas
de soporte. El segmento espacial incluye la constelación de satélites que proveen
las señales a los usuarios. El segmento terrestre consiste de las estaciones
de telemetría y control requeridas para los subir y recibir datos de los satélites
GALILEO; por otra parte, el centro de control de satélites es responsable de
monitorear y controlar cada uno de los satélites.
El segmento misión comprende las diversas aplicaciones y sistemas necesarios para administrar y controlar el sistema. El segmento misión abarca el MCC (Mission Control Centres), el ICC (Integrity Control Centres), el OSS (Orbitography and Synchronisation Stations y el RIMS (Ranging and Integrity Monitoring Stations).
El MCC desempeña las siguientes tareas: generar todos los parámetros de referencia
a ser usados por el sistema (tiempo, parámetros de sincronización, calendarización),
monitoreo, validar y controlar las otras partes del segmento; archivar datos;
evaluar y monitorear el desempeño del sistema; administrar el sistema de navegación
de GALILEO
.
Más allá del MCC, el ICC monitorea y valida el desempeño de las señales de los satélites GALILEO en el espacio, usando datos de las estaciones de control y medición (tales como el RIMS y OSS). El OSS forma una red global de estaciones que proveen datos que permiten computación a bordo de ephemeris (posiciones orbitales de los satélites) y parámetros para sincronizar los relojes de los satélites GALILEOs con el tiempo de GALILEO. Los RIMS son estaciones remotas que actúan como sitios de colección de datos de la señal en el espacio.
El segmento del usuario comprende los diferentes tipos de receptores encargados de procesar las señales de los satélites GALILEO y de otros sistemas como el EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), GPS y GLONASS.
Servicios
El sistema GALILEO tiene tres componentes que representan tres niveles de desempeño:
» Global: ofreciendo cobertura mundial.
» Regional: típicamente ofreciendo cobertura europea.
» Local: típicamente para aeropuertos o cobertura urbana.
Además, tres tipos de servicios son definidos:
» Servicio con acceso abierto: servicio básico gratuito y abierto
para todo el público.
» Servicio con acceso controlado de nivel 1 (SAC 1): servicio con
pago de tarifa con acceso controlado para aplicaciones comerciales y aplicaciones
profesionales que necesitan niveles de desempeño superior y una garantia de
servicio.
» Servicio con acceso controlado de nivel 2 (SAC 2): servicio con
pago de tarifa con acceso controlado para aplicaciones de alta seguridad las
cuales no deberán sufrir cualquier interrupción o distorsión por razones de
seguridad.
La precisión será menor a 10 metros para los tres tipos de servicios. El servicio SCA 2 cumple con los criterios de aterrizaje impuestos por la aeronáutica civil, esto es, una precisión de 4 metros vertical y 16 metros horizontal con un 99% de disponibilidad.
Requerimientos preliminares de la señal de GALILEO en el espacio
| Precisión posicional [95%] |
± 4.0 metros [horizontal]
± 7.7 metros [vertical] |
| Precisión en el tiempo [95%] |
30 nanosegundos |
| Riesgo de integridad |
2x10-7 por 150 segundos |
| Tiempo para alarma |
6 segundos |
Limite de alarma
horizontal, vertical |
10-20 metros
[12 metros recomendadas] |
| Disponibilidad |
0.9 - 0.997 |
| Riesgo de continuidad |
8x10-6 por 15 segundos |
| Cobertura |
Global |
Planes de frecuencia
Durante los meses de mayo y junio del 2000 se llevó a cabo en Estambul, Turquía
la reunión de la WRC (World Radiocommunication Conference) - organismo que se
encarga de la asignación de frecuencias de radio. Después de un mes de debates
y tomas de decisiones se dio una respuesta final. Esta decisión permite la asignación
de espectro suficiente tanto para el sistema estadounidense (GPS) como para
el sistema europeo (GALILEO), lo cual permite a ambas entidades establecer su
sistema global de navegación por satélite (GNSS, Global Navigation Satellite
System).
La WRC agregó 51 MHz al final de una de las bandas para RNSS (Radionavegation Satellite Services), incrementándose de 1,215-1,260 MHz a 1,164 -1,260 MHz. Esta nueva banda tiene suficiente espacio para acomodar 24 MHz para la señal L5 de GPS, con frecuencia central en 1176.45 MHz; y 24 MHz para la señal E5 de GALILEO, señal con frecuencia central en 1202.025 MHz. Los 3 MHz restantes, serán utilizados como bandas de guarda alrededor de estas bandas. Además la WRC abrió las bandas de 1,300-1,350 MHz y 5,000-5,010 MHz para las RNSS de subida (tierra al satélite) y la banda de 5,010-5,030 MHz para los enlaces de bajada (satélite a tierra), así como la banda de E6 para GALILEO que comprende de 1,260-1,300 MHz.
La compatibilidad e interoperatibilidad con los otros sistemas
La compatibilidad en radiofrecuencias es esencial para hacer que los sistemas
actuales, GPS, GLONASS y GALILEO sean interoperables y compatibles entre sí.
Las recientes asignaciones de frecuencias por la WRC hacen posible esto. Las
transmisiones de GALILEO no deberán crear interferencia que de alguna manera
degrade el desempeño de los receptores de GPS y viceversa. Será vital la coordinación
de frecuencias y niveles de potencia transmitida para la coexistencia de los
tres sistemas. Esto hace presuponer que los fabricantes producirán receptores
de modo dual (o modo triple) capaces de tomar en cuenta la diferencia en el
"tiempo del sistema" entre GPS y GALILEO, y operar con referencias geodésicas
compatibles.
El sistema de navegación GALILEO, aunque nace envuelto en la polémica,
se propone por razones técnicas, económicas, y de por razones
de hegemonía de la UE, tendrá un gran impacto para los científicos
europeos, usuarios civiles y para todos aquellos que estén interesados
en posicionamiento y navegación de calidad para sistemas SIG del mundo
entero. Técnicamente, GALILEO está diseñado para integrar
tanto NAVSTAR y GLONASS , para convertirse en una solución completa u
operar independientemente. Habrá 30 satélites en la constelación
GALILEO, y en total, unos 80 satélites en combinación de los 3
sistemas GPS, que potencialmente podrían estar disponibles para un único
receptor GNSS apropiado.
GALILEO permitira a los proveedores Europeos de servicios espaciales un control
más estrecho sobre los servicios de posicionamiento y que se verían
menos afectados por las necesidades militares de NAVSTAR, que a veces queda
totalmente a disposición de los propósitos militares.
Quizás una de las razones más importantes para invertir en GALILEO
es que se trata de una plataforma internacional, diseñada para la interoperabilidad
nacida de la integración con NAVSTAR y GLONASS, y que además parte
desde un punto de vista civil, y no militar.
Aplicaciones
GALILEO revolucionará la administración del tráfico aéreo, mejorará la calidad
y seguridad de este medio de transporte en regiones del mundo donde los sistemas
existentes son inadecuados, incrementará la precisión y control permitiendo
la optimización del uso del espacio aéreo. 
Esto
ayudará en gran medida a los retardos en los vuelos. Además, los conductores
de camiones y autos podrán evitar congestionamientos de tráfico al reducir sus
tiempos de viaje entre 15 y 25%, así como también se reducirá el consumo de
combustible y emisión de contaminantes.
Los servicios de emergencia llegaran más rápidamente a la escena para proveer asistencia a la gente en peligro. Las compañías de transporte serán capaces de monitorear la posición de sus vehículos o contenedores y la lucha contra el crimen será más efectiva al localizar más rápida y eficientemente los vehículos robados. La lista de aplicaciones potenciales crecerá día a día.
Aunque el proyecto GALILEO está aún en sus fases iniciales, se esperan grandes beneficios para los usuarios cuando éste proyecto esté concluido en el 2008. GALILEO será otra opción para la determinación de la posición que en conjunto con los otros sistemas GPS y GLONASS brindarán una gama de nuevos servicios y aplicaciones.
Referencias:
http://www.galileosworld.com/
http://www.galileo-pgm.com/
http://www.gpstoday.com/
http://www.alcatel.com/
GLONASS
Coordination Scientific Information Center
GNSS
Nota: este artículo está basado en "Galileo,
la siguiente generación de los sistemas de localización por satélite"
escrito por Evelio Martínez, Consultor en telecomunicaciones e informática.<http://eveliux.com/>.
Ha sido completado y actualizado por el equipo de redacción de Cartesia.org.
Nuestro agradecimiento al Ingeniero Evelio Martínez por darnos su consentimiento.
