galileo sistema de navegacion satelital
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7.7.3. GALILEO
La Comisión Europea, junto con la Agencia europea espacial (ESA) y la
industria europea, están construyendo un Sistema europeo de navegación satelital
bajo el nombre GALILEO como una contribución de Europa a GNSS-2. El sistema
será controlado por autoridades civiles y será interoperable con el GPS y
GLONASS. Ofrecerá frecuencia dual estándar y proporcionará el posicionamiento
en tiempo real y servicios de coordinación de servicio satelital en diferentes niveles
de precisión, integridad, y disponibilidad. A diferencia de otros sistemas existentes,
GALILEO es un sistema conveniente para el uso crítico de seguridad como un
avión que aterriza, dirigiendo coches, rastreando materiales peligrosos, y
controlando el tráfico ferroviario.
El programa GALILEO comprende varias fases. La fase de definición, 1999 a
2001, incluyó la definición inicial de los requerimientos y de la arquitectura de
sistema. Dos estudios principales ocurrieron, estudio de CE FIESTA sobre la
arquitectura de sistema, y el estudio ESA a Galileo Saton el segmento espacial.
Basado en los resultados de estos estudios, un diseño de 4 años y la fase de
validación a partir de 2002 hasta 2005 estaban iniciados por el Consejo Europeo
(CE) durante marzo 26, 2002. Esta fase incluye una consolidación de las
exigencias, del desarrollo de satélites y concretar los componentes basados, y la
validación en órbita. Un primer satélite experimental será lanzado a fines del 2004.
Cuatro satélites operacionales será lanzado en 2005 y 2006 para la validación
final de la tierra y el espacio. Allí principal en van satélites operacionales serán
lanzados en la fase de despliegue, a partir de 2006 hasta 2007, para alcanzar la
fase llena operacional en 2008.
La información con esta sección es principalmente tomada de documentos de la
ESA y la literatura citada, p.ej. (Forrest, 2002; Eisfeller, 2002) .Los detalles son
sujetos a cambios durante la fase de validación y diseño. Para actualizar la
información mirar la página inicial ESA, el diario el Mundo de Galileo, y actas de
conferencia como el GPS DE ION.
(a) Segmento Espacial
El segmento espacial de GALILEO, cuando este plenamente operativo se
compone de 30 satélites (27 operativos y 3 pares de apoyo activo) en tres
Órbitas de Tierra circulares Medias (MEO) (Fig. 7.98).Esta configuración También
es llamado La constelación del Caminante 27/3/1. El ángulo de inclinación es
56 grados, y altitud de órbita 23616 kilómetros. El período orbital es de 14 horas y
4 minutos, y la repetición de pistas terrestres son aproximadamente 10 días. La
constelación está optimizada por Europa y ofrece una buena cobertura hasta una
latitud norte de 75 grados.
El satélite de GALILEO (Fig 7.99)
Tiene una masa de 625 kilogramos y las medidas
2.7 × 1.2 × 1.1m3; por consiguiente se anhela la clase de mini satélites de
navegación con carga pagada. A diferencia del GPS, cada satélite lleva reflectores
laser para la determinación de la órbita independiente. Varias estrategias de
implementación son posibles, por ejemplo hasta lanzar 8 naves espaciales
GALILEO simultáneamente con el ARIANE 5,
o hasta 6 naves espaciales simultáneamente
lanzados con el cohete con el PROTÓN. La
inyección es directamente en la órbita MEO.
Figura 7.98.
probable constelación de Galileo
(b) Segmento de Tierra
El segmento terrestre Galileo consta de dos centros de control (GCC). Uno de
ellos es responsable del control de satélites y la generación de datos de la
navegación y el tiempo; el otro es responsable del control de integridad. Cerca
de 30 estaciones de monitoreo distribuidas globalmente, las estaciones
censoras Galileo (GSS), proporciona datos para el GCC.
La transmisión de datos hacia el satélite es realizado a través de 10 estaciones
de carga con banda
S y/o antenas de banda C.
Otra característica es la
función de Búsqueda y
Salvamento (SAR) . Cada
satélite está equipado con un
transponedor, que es capaz
de transmitir las señales de
emergencia a un centro de
rescate. Un enlace en particular, da una información al usuario. En Europa, el
servicio de integridad está estrechamente relacionado con el
sistema EGNOS [7.7.2].
(c) Servicios
Varios servicios en particular se ofrecen dentro del marco de trabajos de
servicios GALILEO (Forrest, 2002):
-Solo servicios de señales de navegación satelital.
-Combinó servicios con otros GNSS y no con GNSS, y
-Los servicios locales.
Entre los servicios sólo por satélite, además de los "servicios de búsqueda
y rescate", son cuatro"Posición, velocidad y tiempo de servicios":
-Open Service, proporciona el posicionamiento de navegación y tiempo para un
mercado masivo,
De forma gratuita;
-Servicio Comercial, con valor añadido sobre el servicio
abierto, para profesionales.
usa el servicio con garantía y tarifas a los usuarios;
-Seguridad de la Vida del Servicio, incluye integridad, en particular para
la orientación del Vehículo de aterrizaje;
-Servicio Público Regulado, para aplicaciones dedicadas a la seguridad Europea
nacional .
Para reconocimiento de la geodesia y GIS, el especial interés del servicio abierto
y el servicio comercial.La precisión con un receptor de doble frecuencia se
estima en 4 millones (horizontal), 8 m (vertical), 50 n sec (tiempo) en el 95% de
nivel. El servicio comercia tiene algunas características adicionales, tales como el
aumento de elementos locales como múltiples estaciones de referencia [7.5.3].
(D) Segmento del usuario
La arquitectura del receptor será similar a los utilizados con GPS, pero con
elementos modernos en el procesamiento de señales digitales y la referencia a la
estructura particular de la señal de GALILEO. Combinó receptores GPS / Galileo
que serán diseñados por al menos 4 frecuencias. El mercado de usuarios está
prevista para 2005 de la siguiente manera (Eisfeller, 2002):
73 teléfonos móviles
23% carnavigation,
1% de la aviación,
1% de gestión de flotas
1% de centro recreativo
1% de la topografía.
(E) Señal de la estructura
La estructura de la señal Galileo todavía no está decidido definitivamente. Es
probable que las frecuencias portadoras, que se muestra en la Tabla 7.29, se
utilizará en la parte baja, media y alta de la banda-L.
Table7.29.GALILEO frecuencias portadoras, el estado de agosto 2002
Señal Media frecuencia
(MHz)E5a(L5)
E5b
E6
E2 -(L1) -E1
1176.45
1207.14
1278.750
1575.42
Hay posibles interferencias con la señal GPS L1 y L5 de mitigación, de los cuales
se requieren técnicas especiales de modulación. Por otro lado, esa superposición
de señales facilita el diseño de antenas para receptores híbridos, y las máximas
garantías de inter operatividad. También existen dificultades con los anchos de
banda. Para E1 y E5 el ancho de banda es de 4 MHz y bastante pequeño para
una señal potente. Como se ve, E6 no es una banda de protección, y por lo tanto
su uso es cuestionable. En el futuro, al menos 5 señales civiles estará disponible
para la combinación de receptores GPS / Galileo, es decir, pseudo-código y la
frase de carrera:
Modernización de GPS : L1, L2, L5
GALILEO :E1-E2-L1,E5a+b.
Las simulaciones muestran ( Eisfeller, 2002) que una evaluación conjunta de
datos del GPS / Galileo
Para los propósitos geodésicos tiene varias ventajas:
-Aumento del número de satélites (> 15),
- menor PDOP (<1,6),
-Aumento de la tasa de éxito de la fijación de la ambigüedad, y
-Aumento de la precisión de posicionamiento, por un factor de 2 horizontal y un 3
factor fuerte en la componente vertical.
Un GNSS operable mejorará el uso de la posición mediante el uso de bases
satelitales en entornos difíciles como terrenos montañosos, cañones urbanos, y
alrededor de grandes estructuras como las presas o complejos industriales.
Sistema de navegación Galileo (Actualizacion)Galileo es un sistema global de navegación por satélite (GNSS) desarrollado por la Unión
Europea (UE), con el objeto de evitar la dependencia de los sistemas GPS y GLONASS.1 Al contrario de
estos dos, será de uso civil. El sistema se espera poner en marcha en2014 después de sufrir una serie
de reveses técnicos y políticos para su puesta en marcha.2
Estados Unidos se había opuesto desde el primer momento al proyecto Galileo en
favor del GPS porque entendía que supondría serios retos y problemas a
la OTAN. Finalmente estadounidenses y europeos llegaron a un acuerdo de
complementariedad de ambos sistemas GNSS. En la imagen copia de la carta
remitida por Paul Wolfowitz, subsecretario de defensa estadounidense, a los
ministros de la UE expresando su preocupación por el solapamiento de
frecuencias del proyecto de sistema de posicionamiento Galileo con las ya
planeadas en el GPS para uso exclusivamente militar, así como por la aparente
presencia en Galileo de caracterísiticas del GPS militar, estando sin embargo bajo
gestión civil.
Historia
Inicialmente Galileo iba a estar disponible en el 2008, aunque el proyecto acumula
ya tres años de retraso y no podrá comercializar sus primeros servicios
hasta 2014, entre otros motivos, por disensiones entre los países participantes.
En abril de 2004 entró en funcionamiento el sistema EGNOS, un sistema de
apoyo al Galileo para mejorar la precisión de las localizaciones. En otras regiones
del mundo hay otros sistemas similares compatibles con
EGNOS: WAAS de Estados Unidos, MSAS de Japón y el GAGAN de la India.
El 28 de diciembre de 2005 se lanzó el satélite de pruebas Giove-A (Galileo in-
orbit validation element), primero de este sistema de localización por satélite,
desde el cosmódromo deBaikonur, en Kazajistán. El segundo de los satélites de
prueba, el Giove-B debería haberse lanzado en abril de 2006, pero por problemas
con el ordenador a bordo, el lanzamiento fue retrasado hasta el pasado 25 de
abril de 2008, teniendo lugar desde el mismo cosmódromo.
El 21 de octubre de 2011 se lanzaron los dos primeros satélites del programa.3
Las fases establecidas para la implementación del sistema son:
Definición (2000-2003)
Desarrollo y validación en órbita (2004-2008)
Despliegue (2008-2010)
Explotación comercial (a partir de 2010-2015)
Características técnicas y prestaciones
La animación muestra la constelación de satélites Galileo, cómo orbitan alrededor
de la Tierra y cuántos satélites se ven desde un punto de la superficie del planeta.
Este Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), además de prestar
servicios de autonomía en radionavegación y ubicación en el espacio, será
interoperable con los sistemas GPS y GLONASS. El usuario podrá calcular su
posición con un receptor que utilizará satélites de distintas constelaciones. Al
ofrecer dos frecuencias en su versión estándar, Galileo brindará ubicación en el
espacio en tiempo real con una precisión del orden de metros, algo sin
precedentes en los sistemas públicos.
Del mismo modo, los satélites Galileo, a diferencia de los que forman la malla
GPS, estarán en órbitas ligeramente más inclinadas hacia los polos. De este modo
sus datos serán más exactos en las regiones cercanas a los polos, donde los
satélites estadounidenses pierden notablemente su precisión.
Asimismo, garantizará la disponibilidad continua del servicio, excepto en
circunstancias extremas, e informará a los usuarios en segundos en caso del fallo
de un satélite. Esto lo hace conveniente para aplicaciones donde la seguridad es
crucial, tal como las aplicaciones ferroviarias, la conducción de automóviles o
el control del tráfico aéreo. El uso combinado de Galileo y otros sistemas GNSS
ofrecerá un gran nivel de prestaciones para todas las comunidades de usuarios
del mundo entero.
Una preocupación importante de los actuales usuarios de la radionavegación por
satélite es la fiabilidad y vulnerabilidad de la señal. En los últimos años, se han
producido varios casos de interrupción del servicio por causas tales como
interferencia accidental, fallos de los satélites, denegación o degradación de la
señal. En este contexto, Galileo realizará una importante contribución a la
reducción de estos problemas al proveer en forma independiente la transmisión de
señales suplementarias de radionavegación en diferentes bandas defrecuencia.
En total, utilizará 10 radiofrecuencias, de la siguiente manera:
4 frecuencias en el rango de 1164-1215 MHz (E5A-E5B)
3 frecuencias en el rango de 1260-1300 MHz (E6),
3 frecuencias en el rango de 1559-1591 MHz (L1).
Servicios
Galileo está concebido para usuarios multimodales. A fin de responder a las diferentes necesidades, el
sistema proveerá cinco servicios.
Servicio abierto (Open Service – OS)Orientado a aplicaciones para el público en general. Proveerá señales para proporcionar información
precisa de tiempo y posicionamiento en forma gratuita.
Cualquier usuario equipado con un receptor podrá acceder a este servicio, sin necesidad de ninguna
autorización. La precisión de posición y la disponibilidad serán superiores a las de GPS y sus versiones
futuras. El servicio abierto permitirá a los usuarios que posean receptores de uso corriente determinar su
posición con un margen de error de unos pocos metros. Se estima que la mayoría de los receptores
utilizarán señales conjuntas de Galileo y GPS, lo que ofrecerá a los usuarios una notable mejora en la
prestación de servicios en áreas urbanas.
Las frecuencias serán E5A, E5B, L1.
Servicio para aplicaciones críticas (Safety-of-Life - SoL)Se utilizará para la mayoría de las aplicaciones de transporte donde la vida humana se podría poner en
peligro si la prestación de los servicios del sistema de radionavegación se viera degradada sin
notificación en tiempo real.
Este servicio proporcionará la misma precisión en posicionamiento y en información precisa de tiempo
que el servicio abierto. La diferencia principal es el alto nivel de integridad de cobertura mundial para las
aplicaciones donde la seguridad es crítica, como por ejemplo lanavegación aérea y las aplicaciones
ferroviarias donde la precisión garantizada es esencial. Este servicio aumentará la seguridad,
especialmente donde no hay servicios tradicionales de infraestructura terrestre. Su alcance mundial
aumentará la eficiencia de las empresas que operan a escala mundial como aerolíneas y compañías
marítimas transoceánicas.
El servicio estará asegurado y sus prestaciones se obtendrán mediante el uso de receptores certificados
de doble frecuencia. En tales condiciones la futura Sociedad de Explotación GALILEO (GALILEO
Operating Company – GOC) garantizará el servicio SoL.
Las frecuencias serán E5A, E5B, L1.
Servicio Comercial (Commercial Service – CS)Estará orientado a aplicaciones de mercado que requieren un nivel de prestaciones superior que las que
ofrece el servicio abierto. Brindará servicios de valor añadido a cambio del pago de un canon.
El servicio comercial agrega dos señales a las señales de acceso abierto. Este par de señales está
protegido mediante cifrado comercial, el cual será gestionado por los prestadores de servicios y la futura
GOC. El acceso será controlado a nivel de receptor con claves de protección de acceso. Ejemplos de
servicios típicos de valor añadido incluyen difusión de datos, garantías de servicio, servicios de
información precisa de tiempo, provisión de modelos ionosféricos y señales locales de corrección
diferencial para proporcionar gran precisión. Varios de estos servicios serán desarrollados por terceros
—prestadores regionales—, quienes comprarán a la sociedad explotadora del sistema, GALILEO
Operating Company, el derecho de uso de las señales comerciales.
La frecuencia será E6.
Servicio público regulado (Public Regulated Service – PRS)Servicio "robusto" y de acceso controlado para aplicaciones gubernamentales. El servicio PRS será
utilizado por usuarios tales como la policía y la aduana.
Instituciones civiles controlarán el acceso al servicio PRS cifrado cuyo ingreso por región o grupo de
usuarios cumplirá las políticas de seguridad aplicables en toda Europa. Deberá estar operativo en todo
momento y en cualquier circunstancia, especialmente en períodos de crisis o cuando otros servicios
puedan estar interferidos intencionadamente. El PRS es un servicio independiente, en forma tal que
otros servicios pueden ser denegados sin que esto afecte a la disponibilidad del servicio PRS. Una
característica que destaca al servicio PRS es la robustez de su señal, lo cual lo protege contra los
efectos de las interferencias intencionadas y de los intentos de emisión intencionada de una señal
modificada.
Las frecuencias serán E6 y L1.
Servicio de búsqueda y salvamento (Search and Rescue Service – SAR)Este servicio brindará importantes mejoras al sistema de Búsqueda y Salvamento (SAR) existente,
como por ejemplo:
Recepción casi en tiempo real de mensajes de socorro transmitidos desde cualquier punto de la
Tierra (el tiempo medio de espera es actualmente de una hora).
Localización precisa de alertas (pocos metros, en lugar de los 5 km actualmente especificados).
Detección por múltiples satélites para evitar el bloqueo en condiciones de poca visibilidad de los
satélites.
Mayor disponibilidad del segmento espacial (30 satélites en órbita terrestre media que se
añaden a los cuatro satélites en órbita terrestre baja y los tres satélites geoestacionarios del actual
sistema).
Por otra parte Galileo introducirá nuevas funciones, tales como enlace de retorno (del operador del SAR
a la baliza emisora de socorro). De esta forma, facilitará las operaciones de rescate y ayudará a reducir
el índice de falsas alarmas. Este servicio se está definiendo en cooperación con los responsables del
sistema COSPAS-SARSAT y sus características y operaciones se regulan bajo el control de
laOrganización Marítima Internacional (OMI) y la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI).
Características técnicas
Lanzamiento del primer módulo Galileo en un cohete Soyuz.
El sistema Galileo estará formado por una constelación mundial de 30 satélites en órbita terrestre media
distribuidos en tres planos inclinados con un ángulo de 56° hacia el ecuador, a 23.616 km de altitud. Se
van a distribuir diez satélites alrededor de cada plano y cada uno tardará 14 horas para completar la
órbita de la Tierra. Cada plano tiene un satélite de reserva activo, capaz de reemplazar a cualquier
satélite que falle en ese plano.
Los satélites emplearán tecnologías de gran fiabilidad a la vez que innovadoras. El cuerpo rotará sobre
el eje que mira a la Tierra para que sus paneles solares roten y apunten al Sol (generando un pico de
energía de 1,5 kW). Después de que se establezca la constelación inicial, los demás satélites que se
lancen reemplazarán a los dañados y completarán el sistema a medida que la vida útil de los satélites
originales se extinga.
Dos centros de control Galileo, ubicados en Europa, controlarán la constelación y la sincronización de
los cronómetros atómicos del satélite, el procesamiento de señales de integridad y el manejo de datos
de todos los elementos internos y externos. Una red de comunicaciones dedicada de alcance mundial
interconectará todas las estaciones y las instalaciones terrestres mediante enlaces terrestres y
satelitales (VSAT).
La transferencia de datos con los satélites se realizará a través de una red mundial de estaciones
Galileo de enlace ascendente, cada una de las cuales tendrá estaciones de telemetría,
telecomunicaciones, seguimiento de satélites y de transmisión de la información de misión. Las
estaciones de monitoreo de GALILEO de todo el planeta controlarán la calidad de la señal. La
información obtenida de estas estaciones se transmite por la red de comunicaciones a los dos centros
de control terrestres.
Los componentes regionales proveerán, de forma independiente, la integridad de las señales de Galileo.
Los prestadores de servicios regionales difundirán los datos de integridad regionales usando los canales
de enlace ascendente autorizados provistos por el sistema. Se garantizará que los usuarios siempre
reciban datos de integridad a través de dos satélites con un ángulo mínimo de elevación de 25º.
Los componentes locales mejorarán las prestaciones mencionadas anteriormente con distribución de
datos locales por medio de radioenlaces terrestres o redes de comunicación existentes a fin de
aumentar la precisión o la integridad alrededor de aeropuertos, puertos cabeza de líneas ferroviarias y
en áreas urbanas. Los componentes locales también se desplegarán para ampliar los servicios de
radionavegación a los usuarios situados dentro de edificios.
Financiación
Se estimaba que el proyecto tendría un coste de entre 2.200 y 2.950 millones de euros durante el
periodo 1999-2008 que podría variar según las aportaciones de otros gobiernos interesados en el
sistema, siendo asumido en fases tempranas de su desarrollo por organismos gubernamentales
europeos para después ser completado con 2/3 del total con capital privado. Las compañías
involucradas más importantes son: EADS, las españolas Hispasat y AENA, la británica Inmarsat, la
italiana Finmeccanica, las francesas Alcatel y Thales Alenia Space, y las alemanas Deutsche
Telekom y German Aerospace Centre.
Sin embargo la puesta en funcionamiento del sistema se ha retrasado hasta 2010, por lo que el
presupuesto total se estima en 3.400 millones de euros.
En el año 2007 el ministro de Transporte de Alemania, Wolfgang Tiefenseese, espera la creación de
150.000 puestos de trabajo relacionados con el sistema en la UE.
Participación no europea
La República Popular China (RPC) es, desde el 9 de octubre de 2004, el primer país no europeo que
participa en el programa Galileo, tras la firma del acuerdo en Pekín por la, en ese momento,
vicepresidenta de la Comisión Europea, Loyola de Palacio, abandonando el proyecto en2006 a favor del
sistema de navegación propio Beidou.
China aportaría 200 millones de euros del total de 3.200 millones del proyecto pese a las reticencias de
algunos miembros europeos por transferir tecnología a China. En julio de 2005 la UE firmó contratos con
varias compañías chinas para desarrollar aplicaciones comerciales para Galileo.
Se ha firmado ya un acuerdo con Israel y con India (septiembre de 2005), y se está en conversaciones
con Brasil, Japón, Corea del Sur,Australia y Ucrania.
Galileo Masters
Concurso dirigido a promover entre las pequeñas empresas de la UE la elaboración de ideas sobre
nuevos productos para Galileo.
Ganadores
2004 , HCL Technologies (Múnich): un dispositivo barato que combina la tecnología GPS y los
datos existentes para ayudar a los pescadores a decidir el mejor sitio para echar las redes.
2005 , VU Log (Sophia Antípolis): flota de "vehículos ecológicos" que deambularán por las
ciudades de la Unión. Cada mini-automóvil eléctrico está equipado con un sistema de navegación.
De esta forma los usuarios solamente tendrán que encontrar el vehículo más cercano
vía Internet o telefonía móvil.
2006 , Conor Keegan - GEOSYNCH™ del Reino Unido- Sismología utilizando las señales de
tiempo utilizando GNSS. Actualmente en los estudios sismométricos se utiliza una red de sensores
distribuidos que deben unirse mediante cables. Con el sistema propuesto se eliminan los cables al
utilizar como reloj común de alta precisión el suministrado por la red Galileo.
2007 , Mr. Zaharia Dragos from Nice - Sophia Antipolis / France: Algoritmo, procedimiento y
dispositivo para la protección de transacciones financieras. A los datos habituales se añade una
señal de tiempo obtenida de los relojes de Galileo.
2008 , Peter Hall and Christin Edwards from United Kingdom & Ireland: Rescate en Tiempo
Real. Un sistema de localización personal pensado para accidentes marítimos.
2009 , Dr. José Caro Ramón, dispositivo Osmógrafo® que facilita las operaciones de rescate
con perros. Cada perro lleva un localizador GNSS y sus datos se transmiten al coordinador para
que sepa que zonas ya han sido vistas y cuáles faltan por hacerlo.