Forma teórica la tecnología de los GNSS

Rinex Galileo (Septiembre, 2015)                GNSS01                     

Ardila Costa Christian Alain (Codigo 02) , Murillo Marmolejo Juliana (codigo 09)                                         Grupo 01

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Abstract—En el siguiente documento se dan a conocer los conceptos asociados a la determinación a la solución de navegación y tiempo del sistema GNSS Galileo.

Key words—GNSS, RINEX ,Galileo,satelite

E

1. INTRODUCCION

L proyecto describe de forma teórica la tecnología de los GNSS, explicando su estructura básica, funcionamiento y servicios prestados; También describe una de las aplicaciones que tienen los GNSS que es el sistema de navegación RINEX Galileo.

La distribución del documento es la siguiente:

En el apartado II se realizará la descripción del Sistema GNSS.

En el apartado III describirán las Señales utilizadas en los sistemas GNSS.

En el apartado IV se dará a conocer el Proceso de adquisición de señales.

En el apartado V se explicara el GNSS tracking.

En el apartado VI se hablará sobre Procesamiento secundario: cálculo de coordenadas GNSS.

En el apartado VII se mostrará el formato RINEX.

En el apartado VIII se hablará sobre The Easy Suite.

Finalmente se darán las conclusiones de la práctica realizada.

1. Sistema GNSS

GNSS (Global Navigation Satellite System), es el acrónimo que se refiere al conjunto de tecnologías de sistemas de navegación por satélite que proveen de posicionamiento geoespacial con cobertura global de manera autónoma. Los orígenes del GNSS se sitúan en los años 70 con el desarrollo del sistema militar estadounidense GPS (Global Positioning System), destinado al guiado de misiles, localización de objetivos y tropas etc. A través de una red de satélites, un receptor de GNSS es capaz de determinar su posición en cuatro dimensiones (longitud, latitud, altitud, y tiempo), lo que ha dado lugar a multitud de aplicaciones civiles y militares.

Los sistemas satelitales actuales se basan en determinar la posición a través de la triangulación de tres satélites con un cuarto se puede terminar también la altitud, incluso se puede definir alguno de reserva para en el caso de no estar operativo alguno de ellos poder servir de alternativa y obtener la medida en caso de un hipotético fallo de un satélite.

Un receptor obtiene las señales de sincronización que emiten los satélites con la posición y el tiempo exacto de transmisión. La posición del satélite se transmite mediante un mensaje de datos en un código unido a la sincronización. Existen una serie de errores como son los que se deben corregir debido a los efectos atmosféricos, dos señales recibidas o fallos en la interrupción de la señal que se pueden evitar utilizando otros satélites que no tengan interrupciones.

1. Señales utilizadas en los sistemas GNSS

Las señales de navegación deben presentar ciertas características y una estructura concreta, con miras de evaluar con precisión sus parámetros de radionavegación y poder ser multiplexadas y procesadas en el dispositivo receptor. En los GNSS se utilizan señales de espectro ensanchado, en las cuales para el ensanche del espectro (con el fin de garantizar los requisitos de exactitud en la medición de los parámetros de radionavegación) se utiliza la manipulación por desplazamiento de fase de la señal por los símbolos de una secuencia de código binario PRN (pseudo-random noise). En la salida del RF Front-end de un receptor GNSS se tiene una señal GNSS con fase aleatoria en un fondo de ruido blanco gaussiano aditivo (WAGN) La señal GNSS en la salida del RF Front-end se puede expresar mediante la forma 1.

 ,     1[pic 1]

Donde,

--------Vector de parámetros de           radionavegación de la señal [pic 2]

 ------------------------Tiempo de retardo[pic 3]

 --------------------------Corrimiento Doppler de frecuencia[pic 4]

 -------------------------Frecuencia intermedia [pic 5]

 --------------------------Potencia de la señal [pic 6]

----------------------Función de código PRN[pic 7]

 ---------------------Función envolvente del mensaje de navegación[pic 8]

--------------------------Fase inicial de la señal de radionavegación recibida[pic 9]

----------------------AWGN con media cero[pic 10]

1. Señales utilizadas en el GNSS GALILEO[pic 11]

 Fig1. Estructura de las señales galileo

El sistema Galileo transmite seis señales que conforman los distintos enlaces por los que prestará sus servicios. Cada señal tiene unas determinadas características en cuanto a su estructura, a la modulación empleada y la tasa de datos. En la Fig1 se muestra el espectro de cada una de las señales que se van a transmitir y la banda en que se ubican.

Las señales que transmite cada satélite son:

• Señal E1: es una señal de acceso abierto que comprende un canal dedicado a datos y otro a la portadora (L1-B y L1-C respectivamente). Se compone de códigos PRN y un mensaje de navegación (I/Nav) no encriptados a los que pueden acceder todos los usuarios. Contiene mensajes de integridad no encriptados, así como datos comerciales encriptados. Su tasa de datos es de 125 bps. La señal E1ofrece los servicios OS, CS y SoL.
• Señal LP1: es una señal de acceso restringido que se transmite por el canal L1- A. Tanto los códigos PRN como el mensaje de navegación, que se conoce como G/Nav están encriptados y prestan servicios gubernamentales.
• Señal E6: es una señal de tipo comercial que posee dos canales, uno de datos y otro de portadora (E6-B, E6-C). Sus códigos de posicionamiento y el mensaje de navegación están encriptados mediante un algoritmo comercial. Su mensaje de navegación es el C/Nav. Su tasa de datos es de 500 bps. Se usa para CS.
• Señal E6P: es una señal de acceso restringido que se transmite por el canal E6- A. Sus códigos PRN y el mensaje de navegación están encriptados mediante un algoritmo gubernamental. El mensaje de navegación es del tipo G/Nav.
• Señal E5a: es la señal de servicio abierto que se ofrece por la banda E5 e incluye los canales de información y portadora (E5b-I y E5b-Q). Sus códigos de posicionamiento y su mensaje de navegación (F/Nav) no están encriptados. Provee de información básica de apoyo a la función de navegación y función de tiempo.Se usa para OS y su tasa es de 25 bps.
• Señal E5b: es una señal de acceso abierto que comprende un canal dedicado a datos y otro a la portadora (E5b-I y E5b-Q respectivamente). Se compone de códigos PRN no encriptados y un mensaje (I/Nav) de navegación a los que pueden acceder todos los usuarios. Contiene mensajes de integridad no encriptado y datos comerciales encriptados. Ofrece CS, OS y servicio SoL.

IV. proceso de adquisición de señales

La resolución de la tarea de navegación basado en posicionamiento, velocidad y tiempo (PVT), el cálculo del vector de estado del receptor, comienza con la búsqueda de las señales de navegación de los distintos satélites en un espacio de parámetros de radionavegación desconocidos  La principal tarea realizada durante la detección de una señal es la estimación del tiempo de retardo trec de la misma y el corrimiento Doppler de la frecuencia . El estimado de la fase inicial y la amplitud misma de la señal se pueden desestimar, ya que estos parámetros no presentan ningún tipo de información durante la toma de decisión sobre la detección de la señal de radionavegación. Tal cual como se había expresado, en el lazo de recepción del usuario, la señal de radionavegación recibida GNSS se define como una señal con fase aleatoria en un fondo de ruido blanco aditivo gaussiano (AWGN). Tradicionalmente el proceso de búsqueda y detección de la señal se realiza mediante procesos de correlación en el dispositivo receptor.[pic 12][pic 13]

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