Para entender el GNSS (Sistema Mundial de Navegación por Satélite), es útil comprender primero la relación entre el GNSS y el GPS. La mejor manera de resumir el concepto es que el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es sólo una parte de apoyo de la red GNSS. Aunque el GPS es muy importante para el GNSS, hay otras cuatro constelaciones que conforman todo el sistema GNSS. Una de las principales funciones de tener múltiples sistemas (constelaciones) es que crea una mayor seguridad en caso de que una constelación deje de ser fiable o no pueda funcionar en determinadas condiciones.
Las 5 constelaciones GNSS han sido desarrolladas por distintos gobiernos y la UE, respectivamente:
- US - (GPS)
- QZSS (Japón)
- BEIDOU (China)
- GALILEO (UE)
- GLONASS (Rusia)
1. GPS
El GPS fue el primer sistema GNSS que comenzó a funcionar en 1978 y estuvo totalmente disponible para uso mundial en 1994. El GPS se introdujo para actuar como sistema de navegación militar independiente después de que el Departamento de Defensa de Estados Unidos se diera cuenta del valor potencial de la tecnología. El sistema se hizo intencionadamente para proporcionar una gran precisión y una alta seguridad contra el ruido y las interferencias de los enemigos de guerra. El GPS se hizo público por primera vez mediante una orden ejecutiva de Reagan en 1983.
El GPS opera en una porción del espectro radioeléctrico comprendida entre 1 y 2 GHz denominada banda L. Se eligió por las siguientes razones principales:
- Las frecuencias más bajas tienen mayor retardo ionosférico
- El diseño de la antena podría simplificarse
- Se minimizaría el efecto de las condiciones meteorológicas en la propagación de la señal GPS
A pesar de ser el primer sistema GNSS, el GPS sigue siendo hoy en día el sistema de navegación más preciso del mundo. Los satélites GPS más recientes utilizan relojes de rubidio y están sincronizados con relojes de cesio en tierra para una precisión aún mayor.
2. QZSS
QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) es un sistema regional de satélites japonés al que a veces se hace referencia como el "GPS japonés".
El QZSS utiliza una órbita de satélite geoestacionario y tres en el QZO que presentan una órbita en forma de ocho con asimetría norte-sur.
La primera generación del sistema de cronometraje QZSS (TKS) se basará en relojes de rubidio y llevará un prototipo básico de sistema experimental de sincronización de relojes de cristal. La tecnología TKS (Time Keeping System) es un nuevo sistema que no requiere relojes atómicos a bordo y que ya utilizan sistemas de navegación por satélite como GPS, GLONASS y Galileo. Esto permite que el sistema funcione de forma óptima cuando los satélites están en contacto directo con la estación terrestre, lo que lo convierte en una gran solución para la constelación QZSS.
QZSS es compatible con GPS, lo que es una característica importante para garantizar que haya suficientes satélites para la estabilidad con un posicionamiento de alta precisión.
3. BeiDou
BEIDOU es un sistema chino de navegación por satélite que consta de tres constelaciones de satélites independientes, BeiDou-1 y BeiDou-2, y BeiDou-3.
BeiDou-1
El Sistema Experimental de Navegación por Satélite BeiDou (BeiDou-1) se construyó en 2000 utilizando solo tres satélites con capacidades de navegación y cobertura limitadas. Se utilizó principalmente en China y en regiones vecinas cercanas y finalizó a finales de 2012.
BeiDou-2
BeiDou-2 (COMPASS) es la segunda iteración del sistema, que comenzó a funcionar en diciembre de 2011 con el uso parcial de 10 satélites. El sistema presta servicio a clientes de la región Asia-Pacífico desde 2012.
BeiDou-3
El sistema de tercera generación, denominado BeiDou-3, comenzó en 2015 con el objetivo de lograr una cobertura mundial. El despliegue se completó en 2020, lo que permitió incorporar al sistema capacidades de transpondedor de búsqueda y rescate.
4. Galileo
GALILEO es el sistema GNSS europeo diseñado para tener compatibilidad con GPS y GLONASS y comenzó a prestar servicio en diciembre de 2016.
Los receptores del sistema utilizan el "Sistema de Referencia GALILEO" para seguir la posición del satélite aplicando principios de triangulación.
En total, el sistema Galileo consta de tres partes principales: el espacio, la tierra y el usuario.
- El segmento espacial se encarga de generar y transmitir señales de código y fase portadora dentro de la estructura de señales de Galileo. También almacena y retransmite los datos de navegación enviados por el segmento terrestre.
- El segmento terrestre controla toda la constelación, incluidos los servicios de navegación y difusión. Las principales partes del segmento terrestre son:
- Dos Centros de Control en Tierra (CCT)
- A Red de telemetría
- Estaciones de seguimiento y control (TT&C)
- Red de estaciones elevadoras de misión (ULS)
- Red de estaciones sensoras de Galileo (GSS)
- El segmento de usuario está formado por los receptores GALILEO, cuyo principal objetivo es el seguimiento de las coordenadas de las constelaciones de satélites y la prestación de servicios de temporización. Para ello, reciben las señales de Galileo, miden la pseudodistancia y completan las ecuaciones de navegación.
5. GLONASS
GLONASS es la versión rusa del GPS que comenzó a desarrollarse en 1976 bajo la Unión Soviética. Desde su creación, ha habido 5 versiones en total:
- GLONASS (1982)
- GLONASS-M (2003)
- GLONASS-K (2011)
- GLONASS-K2 (2015)
- GLONASS-KM (2025 - Actualmente en fase de investigación)
GLONASS asistido (A-GLONASS) tiene las mismas funciones básicas con más características específicas para los teléfonos inteligentes. La navegación giro a giro y los datos de tráfico en tiempo real son ejemplos de la utilidad adicional disponible con A-GLONASS y dependen en gran medida de las torres de telefonía móvil en su funcionamiento para rastrear rápidamente la ubicación con precisión .
¿En qué se diferencian los sistemas GNSS GLONASS y GPS?
La red GPS estadounidense utiliza 31 satélites, mientras que GLONASS tiene 24. El sistema GPS estadounidense es ligeramente más preciso que GLONASS y funciona a una frecuencia más baja. Esto significa que el GPS proporciona una red más fuerte a los usuarios y no tiene grandes concesiones a GLONASS. Debido a la mayor potencia de la red, GLONASS suele utilizarse como reserva del GPS cuando se pierden las señales.