¿Cuánto valen 15,6 centímetros? Esa es la anchura de un billete estadounidense, cuyo valor oscila entre 1 y 100 dólares. Pero en el caso de la construcción, la agricultura, la logística y otros sectores, 15,6 centímetros pueden valer fácilmente miles de dólares, o incluso más.
Por eso, las excavadoras y otros equipos pesados de construcción utilizan ahora el GNSS para indicar a los operadores cuándo han alcanzado exactamente la nivelación adecuada, eliminando así el desperdicio de combustible, mano de obra y materiales que supone aplicar más de lo que exigen las especificaciones del trabajo. En las explotaciones agrícolas, los drones y las sembradoras utilizan el GNSS para aplicar las cantidades exactas de semillas, fertilizantes y pesticidas en cada hilera. Y en los puertos y parques logísticos, el GNSS ayuda a garantizar que los manipuladores de materiales autónomos tengan siempre el contenedor intermodal adecuado en el lugar correcto.
Pero no utilizan datos GNSS estándar, cuya precisión es de solo unos 0,5 metros. En su lugar, complementan esos datos con un servicio de corrección para alcanzar una precisión de 15,6 cm, o incluso mayor.
Los servicios de corrección son necesarios porque hay una serie de factores que merman la precisión del GNSS. Por ejemplo, las señales son débiles cuando llegan a la Tierra, por lo que son vulnerables a las interferencias atmosféricas. Otros dos retos son los errores de reloj y de órbita de los satélites y los efectos de trayectos múltiples.
Sigue leyendo para conocer los principales tipos de servicios de corrección GNSS, incluyendo cómo funcionan y cómo incorporar su compatibilidad en tus dispositivos IoT.
La respuesta correcta
Cuando la primera constelación GNSS del mundo —el GPS— se abrió a aplicaciones no militares en 1983, los receptores civiles tenían una precisión limitada a unos 100 metros (330 pies). En el año 2000, se eliminó esa restricción.
Otra mejora fue la incorporación de señales adicionales. Inicialmente, el GPS solo contaba con una señal para aplicaciones civiles: la L1, a 1575,42 MHz, que permitía una precisión de localización de 3 metros. Hoy en día, la señal L1 puede combinarse con las señales más recientes L2 (1227,60 MHz) y/o L5 (1176,45 MHz) para aumentar la precisión hasta 1,5 metros. Esto se debe a que la señal L2 mitiga los errores relacionados con la ionosfera al proporcionar una segunda señal que complementa a la L1. Las señales L5 también son más potentes que las L2. (Para más información, véase «Navegación por las opciones de bandas L1, L2 y L5 para el GNSS»).
| Artículo | Descripción | Error típico |
|---|---|---|
| Errores de los relojes por satélite | La posición depende de los relojes. El reloj de cada satélite puede presentar desviaciones. Cada satélite envía información de corrección. Sin esta corrección, el error puede llegar a ser de hasta 300 km. | 0,4 – 1 m |
| Errores de posición de los satélites | La determinación de la posición también depende de conocer la posición de cada satélite. Los satélites transmiten su propia posición (efemérides), pero esta información no es perfecta. | 0,3 – 1 m |
| Retardo ionosférico | Las capas superiores de la atmósfera están «ionizadas» por el sol, lo que interfiere en las señales que se transmiten entre los satélites y la Tierra. Los receptores autónomos pueden utilizar un modelo matemático para aplicar cierta corrección. Sin corrección, el error puede llegar a ser de 7 m. | 1 – 3 m |
| Retardo troposférico | La troposfera es la capa más baja de la atmósfera y el lugar donde vivimos. La lluvia, la niebla y el resto del agua presente en el aire provocan un retraso en la señal. Este retraso varía en función de la ubicación, la altura y el ángulo respecto al satélite. Se pueden utilizar modelos para reducir el error. | 0.2 m |
| Polarizaciones del receptor y la antena | Los receptores presentan desviaciones que provocan errores. Por lo general, estos son pequeños, del orden de centímetros. Las antenas también pueden provocar desviaciones (centro de fase y retardo de grupo). | 0.2 m |
| Multitrayectoria | A medida que las señales viajan desde el satélite hasta la Tierra, rebotan, se reflejan y se distorsionan. | 0.2 m |
| Total | Receptor de una sola frecuencia | 2,3 ~ 5,6 m |
| Receptor de doble frecuencia | 1,5 ~ 2,8 m |
Pero ni siquiera 1,5 metros es lo suficientemente preciso para camiones autónomos, robotaxis, topografía y otras aplicaciones empresariales exigentes. Ahí es donde entran en juego los servicios de corrección. Como su nombre indica, estos servicios mitigan diversos factores que merman la precisión del GNSS, como la atenuación de la señal debida a la densa vegetación y los edificios altos, las interferencias atmosféricas y los errores de reloj y de órbita.
Una opción es un servicio de corrección en banda L, cuyos datos complementan las señales del GPS y de otras constelaciones GNSS para alcanzar una precisión de unos 20 centímetros. Los servicios en banda L suelen denominarse servicios de posicionamiento puntual preciso (PPP). (Para obtener más información, consulta «Cómo aprovechar la banda L para equilibrar la precisión y la asequibilidad en las aplicaciones GNSS») .
Si la aplicación requiere una precisión de tan solo 1 centímetro, la mejor solución es el GNSS diferencial (DGNSS), en el que las estaciones de referencia terrestres transmiten datos de localización. Un ejemplo es lacinemática en tiempo real (RTK), un servicio de corrección por suscripción. El PPP y el RTK también pueden combinarse en un enfoque híbrido. (Para obtener más información, vea el seminario web bajo demanda «Posicionamiento GNSS y RTK de alta precisión»).
Los servicios PPP y RTK requieren una suscripción, lo que puede suponer un problema para aplicaciones en las que el coste es un factor determinante. Una alternativa gratuita es el Servicio de Alta Precisión (HAS) de Galileo, que proporciona datos en tiempo real sobre la órbita, el reloj y el sesgo para alcanzar una precisión de hasta el nivel decimétrico. La primera fase del HAS se puso en marcha en 2023 y ofrece datos de corrección a través de transmisiones por satélite e Internet. (Para más información, consulta estas preguntas frecuentes de la EUSPA.)
Un inconveniente de los servicios de corrección por satélite —tanto gratuitos como de pago— es que sus señales están expuestas a las mismas vulnerabilidades que el GNSS estándar. Por ejemplo, si el follaje denso y los «cañones de hormigón» atenúan considerablemente las señales GNSS de base, es probable que las señales de corrección también se vean afectadas. Otro riesgo potencial es el bloqueo y la suplantación de las señales de corrección, algo cada vez más habitual con el GNSS básico. (Para más información, véase «Principales ataques de bloqueo y suplantación del GNSS y cómo mitigarlos»).
El papel de las antenas
Contar con la antena adecuada es fundamental para obtener la máxima precisión tanto de los datos GNSS sin procesar como de los corregidos. Pero lo que es «adecuado» es relativo.
Por ejemplo, en aplicaciones para vehículos, es probable que la antena pueda utilizar el techo metálico o la tapa del maletero como plano de tierra, por lo que las antenas de tipo «patch» y los dipolos cruzados son dos buenas opciones. Un ejemplo de estas últimas es el modeloEAHP.50 deTaoglas .
En otras aplicaciones, no se dispondrá de un plano de tierra, lo que significa que la mejor opción es una antena de hélice cuádruple. Dos ejemplos son laTaoglas EAHP.125 y la Taoglas Accura TS.125.
Si resulta difícil o imposible garantizar que la antena esté siempre orientada hacia el cielo para tener una visión clara de varios satélites, lo mejor es optar por un modelo omnidireccional, ya que está diseñado para captar señales desde cualquier dirección.
Si quieres saber más sobre cómo elegir la antena adecuada e integrarla para optimizar su rendimiento, echa un vistazo a las siguientes entradas del blog:
- «Seis parámetros clave que hay que tener en cuenta al comparar antenas GNSS»
- «Antenas GNSS: cómo elegir entre diseños direccionales y omnidireccionales»
- «Cómo optimizar el rendimiento de las antenas GNSS: consejos de integración para ingenieros»
- «Elegir la antena GNSS adecuada es fundamental para lograr un equilibrio entre bajo consumo y alto rendimiento»
- «Las cuatro razones principales por las que el rendimiento de tus antenas GNSS y de telefonía móvil se ve afectado»
A continuación, utiliza esta herramienta para ver qué antenas GNSS de Taoglas se ajustan a tus necesidades.
Los conocimientos de ingeniería también son fundamentales para la integración, las pruebas y la optimización. Por eso, Taoglas ofrece servicios de ingeniería como:
- GSA.40, que utiliza pruebas de campo en condiciones reales para garantizar que el sistema GNSS completo (receptor, antena y soporte de antena) cumpla los requisitos de rendimiento.
- GSA.30, que evalúa la sensibilidad de adquisición y seguimiento del sistema GNSS mediante un simulador de constelación y una cámara anecoica.
