GNSS más allá del mapeo

Un sistema que permite la localización geográfica de un punto en cualquier lugar del planeta y posee aplicaciones en las más diversas áreas

Una importante transacción bancaria hecha entre dos instituciones financieras de distintos países no puede contener errores. Los relojes de ambos deben estar sincronizados de modo que la transacción sea efectuada con éxito.

Este sincronismo se consigue con el uso de sistemas de navegación por satélites, que permiten determinar el tiempo de manera extremadamente precisa, en el orden del nanosegundo. Ésta es sólo una de las diversas aplicaciones no usuales del sistema de navegación por satélites, que incluye la navegación marítima, seguridad personal, agricultura de precisión, diversión, aviación civil, medio ambiente, más allá de las conocidas áreas de levantamiento y mapeo.

El GNSS (Global Navigation Satellite System) surgió en 1960 con el lanzamiento, en los Estados Unidos, del primer satélite Transit utilizando el principio Doppler.

Siete años más tarde es lanzado el primer satélite Timation, de la marina americana, y, en el año de 1978, es puesto en órbita el primer satélite GPS, del Bloque I. La evolución de este sistema comporta hechos como el lanzamiento del primer satélite GLONASS, en 1982; el primer procesamiento de datos GPS, hecho en la Universidad de Berna, en 1983; el lanzamiento del primer satélite del Bloque II GPS, en 1989; el inicio del uso del posicionamiento en tiempo real, en 1993; el lanzamiento del primer receptor GPS GLONASS RTK, en 1997; la aprobación del programa Galileo por el Consejo de Transportes de la Unión Europea, en 2003, entre otros. El GNSS es un sistema que permite la localización geográfica de un punto en cualquier parte del planeta, y engloba los sistemas de navegación actualmente disponibles: GPS, GLONASS y, en un futuro muy cercano, el GALILEO. Los sistemas GPS y GLONASS son sistemas desarrollados originalmente para el uso militar, los cuales fueron gradualmente incorporados a las aplicaciones de uso civil, mientras el sistema Galileo es desarrollado con una intención estrictamente civil. En el inicio de la década de los 90, la Unión Europea presintió la necesidad de que Europa tuviera su propio sistema de navegación por satélite. De esa forma, la Comisión Europea y la Agencia Espacial Europea se unieron para construir el Galileo. Cuando esté operacional, el sistema tendrá una constelación compuesta por 30 satélites, a una altitud de 23.616 Km., dispuestos en tres órbitas circulares con inclinación de 56º en relación al Ecuador. Una de sus características es la interoperabilidad con los sistemas GPS y GLONASS, permitiendo que el usuario consiga obtener su localización con el mismo receptor teniendo cualquier combinación de satélites. El gran número de satélites, en combinación con la inclinación de las órbitas, permitirá una cobertura aun en altas latitudes. El primer satélite experimental, llamado Galileo System Test Bed (GSTB), tiene pronóstico de lanzamiento para el segundo semestre del 2005. En el 2005 y en el 2006 se lanzarán otros cuatro satélites para validar el sistema espacial y probar las estaciones terrestres. Después de la etapa de prueba, los satélites que quedan también serán lanzados, hasta que se alcance la capacidad operacional completa en el 2008. El sistema Galileo se basa en el desarrollo de EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), un proyecto conjunto de la Agencia Espacial, de la Comisión Europea y del Eurocontrol (Organización Europea para la Seguridad de la Navegación Aérea).

El EGNOS incrementa los sistemas operacionales GPS y GLONASS, tornándolos disponibles para aplicaciones que exigen máxima seguridad, como la aviación y la navegación marítima en canales estrechos. El EGNOS consiste en tres satélites geoestacionarios y una red de estaciones terrestres que transmiten una señal conteniendo información sobre la confiabilidad y la precisión de las señales enviadas por el GPS o GLONASS. De ese modo, permite a los usuarios europeos la determinación de sus posiciones con precisión de cinco metros.

El EGNOS forma parte de los llamados SBAS (Satellite-Based Augmentation SyStems), que son sistemas regionales, creados justamente para garantizar mayor confiabilidad a las señales recibidas de los satélites.

En los Estados Unidos, la Federal Aviation Administration desarrolló el Wide Area Augmentation System (WAAS), que también cubre la región de Canadá. El Japón está implementando el MTSAT Satellite-Based Augmentation System (MSAS) para cubrir la zona de vuelo instrumental del país. Estos sistemas, aunque regionales, deben ser compatibles entre sí, de modo que permitan la cooperación internacional. Todos los sistemas tienen como objetivo básico proveer la posición de un punto, en cualquier parte del mundo, en cualquier momento y bajo cualquier condición climática. Sin embargo, los usos de esta tecnología van más allá del posicionamiento para fines de mapeo. Las aplicaciones del GNSS están muchas veces interconectadas. La determinación precisa del sincronismo de los relojes tiene, por ejemplo, implicaciones en áreas como finanzas y trasmisión de datos. Las aplicaciones aquí mencionadas no tienen el objetivo de agotar las posibilidades, teniendo en vista que toda la actividad que necesita la localización para aumentar la seguridad, productividad y retorno financiero, se puede beneficiar de esta tecnología. Así, las aplicaciones del GNSS pueden ir mucho más allá de lo que alcanza nuestra imaginación.

Personas con necesidades especiales

Hay muchas aplicaciones del GNSS para asistir a la gente portadora de necesidades especiales. Personas ciegas o con dificultades en la visión pueden beneficiarse de esa tecnología usando un dispositivo de voz portátil, como un sistema de navegación disponible en coches. Ese dispositivo trabaja de dos maneras: para guiar los usuarios hasta una determinada posición o para informar la posición en que se encuentran.

Los portadores del mal de Alzheimer también pueden sacar provecho de los sistemas de navegación, por medio del uso de PDAs con informaciones a respecto de sus hábitos y trayectos hechos normalmente.

El PDA posee un sistema donde el usuario puede seleccionar una figura con el destino elegido y flechas direccionales surgen en la pantalla para orientarlo. El sistema recibe la información de la localización del usuario y le informa la manera más fácil de llegar al destino.

Medio Ambiente

El monitoreo ambiental se puede efectuar con el auxilio del GNSS como, por ejemplo, recibir informaciones continuas sobre el desplazamiento de los témpanos, en el estudio de los movimientos tectónicos y en la predicción de terremotos.

Receptores miniaturizados son implantados en animales para monitorizar el movimiento migratorio de las especies amenazadas. Un ejemplo es el Proyecto Tamar, que implantó los receptores GPS en las caparazones de las tortugas marinas para controlar sus desplazamientos.

Telecomunicaciones

La integración del GNSS con la telefonía genera una gama de aplicaciones en el posicionamiento, denominado genéricamente de LBS (Location Based Services). Hay dos maneras de integración. Una de ellas consiste en integrar un receptor en un teléfono móvil y la otra en la utilización de una red de comunicación. El LBS abarca todos los servicios donde la información sobre la ubicación del consumidor es necesaria. En este caso, es posible recibir en el teléfono celular informaciones sobre la ubicación de otras personas que utilizan el mismo sistema, informaciones sobre establecimientos comerciales cercanos a la ubicación del usuario o aun saber la ubicación del propio dispositivo.

En Brasil , la empresa Vivo ha lanzado los teléfonos basados en la tecnología gpsOne, de Qualcomm, que utiliza satélites GPS juntamente con estaciones de radio base.

En el caso del uso de una red de comuni - cación, la aplicación del GNSS puede ser utilizada en la determinación precisa del tiempo de sincronización de la red. Eso se logra, en caso de utilizarse el GPS, con una precisión temporal del orden del nanosegundo.

Aviación Civil

La navegación por satélite está siendo ampliamente utilizada en la aviación, de modo a disminuyendo así las deficiencias en la infraestructura del tráfico aéreo. Investigaciones indican un crecimiento anual del 4% en el volumen del tráfico aéreo, que trae como consecuencia el embotellamiento de determinadas zonas de aterrizajes y despegues.

Justo en esas dos etapas del vuelo son necesarias condiciones climáticas adecuadas y la mayor necesidad de las compañías aéreas es lograr operar bajo cualquier condición climática.

Con el auxilio de los satélites geoestacionarios es posible aumentar la precisión del posicionamiento para orientar estas actividades.

Del mismo modo es posible utilizar los satélites GPS juntamente con otro sistema geoestacionario para auxiliar el aterrizaje y despegue de helicópteros en condiciones climáticas adversas.

Según la FAA (Federal Aviation Administration), la implementación de esa tecnología trae varios beneficios a la aviación, entre ellos el incremento de la seguridad de los vuelos, rutas más eficientes y optimiza - das y también economía de combustible. Se estima que hasta el año del 2010 la flota de vehículos en el mundo alcance 670 millones de coches, 33 millones de autobuses y camiones y 200 millones de vehículos comerciales. La gerencia de toda esa flota es un desafío que también puede ser auxiliado por la navegación satelital. Los receptores para la navegación por satélite ya son una realidad en muchos modelos de coches, proveyendo información en tiempo real sobre el tráfico, llamadas de emergencia, sistemas de seguimiento, gestión de flotas, entre otras posibilidades. Inclusive existe la posibilidad del uso de sistemas avanzados capaces de mejorar la movilización y la seguridad. Esos sistemas, denominados ADAS (Advanced Driving Assistance System) pueden avisar al chofer cuando hay un riesgo inminente o aun asumir el control parcial del vehículo, por ejemplo, reduciendo la velocidad en malas condiciones de visibilidad si el auto se aproxima rápidamente a una curva muy cerrada. Además, el transporte público puede beneficiarse de esa tecnología. Las flotas de autobuses, por ejemplo, pueden ser monitorizadas en tiempo real, verificando áreas de líneas sobrepuestas o con déficit de vehículos.

Seguridad Civil

Crisis y situaciones de emergencia necesitan del esfuerzo conjunto de varias organizaciones, muchas veces en situaciones ambientales críticas. En casos de terremotos, inundaciones, derrumbes de tierra e incendios forestales, la infraestructura de transporte y de comunicación puede estar indisponible, una vez que los caminos y las líneas de energía posiblemente estarán dañados o destruidos. Las operaciones de rescate se basan en la coordinación de informaciones en tiempo real de la topografía, mapas de riesgo, posibilidades de fuentes alternativas de energía y agua. Esa coordinación debe estar provista de una central de organización en tierra, basada en informaciones anteriores al desastre e integradas con datos actualizados e imágenes de satélites. Esas informaciones auxilian en el desplazamiento de los equipos de rescate en el aterrizaje y el despegue de helicópteros, a través del uso del sistema GNSS.

Navegación marítima

La navegación marítima se sirve cada vez más del posicionamiento por satélites. Los levantamientos batimétricos, muy importantes para la navegación segura; el posicionamiento de las boyas; la localización de riesgos a la navegación y las cartas marítimas se están ejecutando con el uso de esta tecnología.

El auxilio en las operaciones para atracar y hacer maniobras en puertos también es otro punto importante, principalmente en condiciones climáticas adversas. Por otro lado, las embarcaciones comerciales de pesca utilizan la navegación por satélite para navegar hasta los puntos de pesca y para monitorizar las migraciones de los peces.

Agricultura de Precisión

La agricultura de precisión busca el crecimiento de la eficiencia a través de la gerencia localizada de las labranzas. Se mide el rendimiento, las condiciones del suelo de la cultura y también se hace el mapeo de la propiedad.

El posicionamiento por satélite torna posible la localización de la maquinaria en el campo durante la cosecha. Si la máquina posee un sensor que detecta la productividad, al final de la cosecha se puede generar un mapa de la productividad. También es posible integrar un equipo que viabilice el uso de insumos en lugares específicos, con dosis variables. Otro uso es la colecta georreferenciada de muestras, para la generación de mapas de distribución de ciertos elementos, como por ejemplo, enfermedades.

1960 - Lanzamiento del satélite Transit

1967 - Lanzamiento del primer satélite Timation

1872 - Proyecto GPS completo, combinando Marina, Ejercito y Aeronáutica

1973 - Desarrollo del primer receptor GPS

1973- Proposición del Bloque I de Satélites GPS

1978 - Lanzamiento del primer GPS

1980 - ESA (Agencia Espacial Europea) empieza estudios del NAVSAT, antecesor del GPS

1982 - Lanzamiento del primer GLONASS

Control de estructuras

Edificios muy altos y grandes estructuras, como los diques, están sujetos a deformaciones que nece sitan ser monitorizadas. El uso de los receptores GPS, por ejemplo, juntamente con los acelerómetros, permite evaluar pequeños desplazam ientos causados por la acción del viento en estructuras muy altas. En el caso de estructuras como diques, es necesario medir con precisión si la estructura está sufriendo el desplazam iento debido a la presión ejercida por el nivel del agua.

1983- Primer procesamiento de datos en la Universidad de Bern

1988 - Primera aerotriangulación con controle GPS, Universidad de Stuttgart

1990 - Presentación de la estrategia para el sistema de navegación civil por la ESA

1990 - Implementación del SA

1990 – Inicio del desarrollo del WAAS

1993 - RTK de Trimble ofrece precisión centimétrica en el posicionamiento en tiempo real

1994 - Comisión Europea propone contribución europea para los sistemas de navegación por satélite, iniciativa que lleva al desarrollo del Galileo

1997 - Primer levantamiento GPS/ GLONASS

2000 - Inhabilitación del SA

2002 - Uso de los servicios de localización de emergencia en teléfonos celulares

2003 - Aprobación del Programa Galileo

2004 - Firmado el acuerdo GPS-Galileo

2005 - Lanzamiento del primer satélite Galileo

2006 - Lanzamiento de los satélites del Bloque IIF GPS

2007-08 - Validación del sistema Galileo

2008-10-Capacidad operacional completa del Galileo

2012 - Lanzamiento del GPS III

Stamato Delazari Doctora

luciene@ufpr.br