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Caracterización de los errores de órbita y de reloj de los satélites Galileo, y determinación de sus probabilidades de fallo por el sistema de aumentación por aviación civil ARAIM

Maria Teresa Alonso defendió su tesis codirigida por Jaume Sanz Subirana y Adrià Rovira Gracía el 31 de Mayo en el Campus Nord de Barcelona. Titulada Galileo Broadcast Ephemeris and Clock Errors, y Observed Fault Probabilities for ARAIM. La tesis presenta la caracterización de los errores de órbita y reloj de los satélites del sistema europeo de posicionamiento Galileo, y determina, de forma observacional, sus probabilidades de fallo.
Caracterización de los errores de órbita y de reloj de los satélites Galileo, y determinación de sus probabilidades de fallo por el sistema de aumentación por aviación civil ARAIM
Resumen de observaciones para cada satélite Galileo de el 1 de enero de 2017 al 31 de julio de 2022. El verde indica observaciones válidas, el azul indica señales no válidas, y el rojo indica quiebra de satélite.

Galileo es el Sistema Global de Navegación por Satélite Europeo (GNSS). Al igual que los otros GNSS (GPS, GLONASS y Beidou), proporciona servicios de posicionamiento, navegación y tiempo para usuarios en todo el planeta.

Galileo Initial Service Open Service (IS OS) fue declarado el 15 de diciembre de 2016 por la Comisión Europea. Tras el rediseño de Galileo Safety-of-Life (SoL) a principios de la década de 2010, Galileo está destinado a apoyar la aumentación de los servicios SoL a través de un sistema de aumentación basado en satélites (SBAS ) con múltiple constelación y doble frecuencia (DFMC), y de técnicas avanzadas para la monitorización autónoma de la integridad por el receptor (Advanced RAIM o ARAIM). La integridad denota la medida de confianza que puede depositarse en la información proporcionada por el sistema de navegación.

La caracterización de los errores de efemérides y reloj de los satélites GNSS es un elemento clave para validar los supuestos para el análisis de integridad de los sistemas de aumentación GNSS SoL. Específicamente, las métricas de rendimiento de las aplicaciones SoL requieren la caracterización de los errores nominales de rango de usuario (URE), así como el conocimiento de la probabilidad de fallo de los satélites, o de constelaciones, es decir, cuándo uno o más los satélites no están en modo nominal.

El estudio comporta un análisis end-to-end de los satélites Galileo y GPS para evaluar la monitorización autónoma de la integridad por el receptor mediante ARAIM. Esto se articula a través de dos objetivos principales: 1) La mencionada caracterización de las efemérides y el reloj transmitidas por los satélites, para calcular las probabilidades de falla, y la determinación de un límite superior por el User Range Accuracy ( URA). 2) La utilización de estos resultados experimentales, para la evaluación del ARAIM a nivel de usuario.

Los resultados muestran una cobertura global de casi el 100% para todas las configuraciones analizadas, salvo para la navegación una sola frecuencia con Galileo usando E1 o E5, o con Galileo más GPS con E5 y L5. Esto cuando se utiliza la constelación básica, con 24 satélites por constelación, o el optimista, con 27 satélites por constelación. Con una constelación degradada, de 23 satélites por constelación, la RNP-0.1 únicamente se alcanza con multi-constelación y doble frecuencia [Galileo E1/E5 más GPS L1/L5].

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