Análisis del sistema de navegación por satélite europeo EGNOS para su integración con VRS

Abstract

[EN] Abstract

Global Navigation Satellite Systems (GNSS) have transformed the positioning and navigation techniques, becoming the indispensable today for multiple applications. Satellite navigation is one of the new forms of navigation and has multiple advantages over existing techniques. It can provide information to users in any location, without direct vision and comprehensively worldwide. Therefore, we are witnessing the arrival of a navigation system that, by itself, could give boaters the ability to perform positioning and route planning without the need to resort to another method or additional information. The International Civil Aviation Organization (ICAO) began in early 1990 a series of activities to define "air navigation system of the future", whose base would be the GNSS systems. The potential applicability of these systems is a reality, fulfilling the requirements of many operations navigation: accuracy, integrity, availability and continuity. One example that is already being used for CAT III operations, such as aircraft landing. The signal emitted by satellites undergoes a series of errors in its spread and the operating system to be limited for many applications. Therefore, the real-time positioning requires the use of a differential corrections to improve the performance of GNSS systems. Current differential correction systems can be grouped in local systems or LADGPS (Local Area DGPS), and extensive systems or WADGPS area (Wide Area DGPS). In March 2011 the European Commission declared the 'Safety-of-Life' service of EGNOS suitable for use in civil aviation, which is the WADGPS system used in this research together with the System of Permanent Reference Stations VRS, as system LADGPS. The objective of this thesis is the analysis of the possible integration of EGNOS navigation system with positioning methodology from ground Reference Stations Trimble VRS. It aims to improve the positioning accuracy of the EGNOS system implementing a priori more accurate VRS solution. In short, we seek a proposed methodology of positioning that has the best of both, we call EGNOS / VRS. Having defined the methodology to be used for determining the positioning EGNOS / VRS new performances are analyzed and improved accuracy is verified, allowing use is new methodology for applications with requirements for positioning accuracy, such as in agriculture precision.

[ES] Resumen Los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) han transformado las técnicas de posicionamiento y navegación, llegando a ser en la actualidad indispensable para múltiples aplicaciones. La navegación por satélite es una de las nuevas formas de navegación y tiene múltiples ventajas sobre las técnicas existentes. Puede proporcionar información a los usuarios en cualquier ubicación, sin necesidad de visión directa y de forma global en todo el planeta. Por tanto, estamos asistiendo a la llegada de un sistema de navegación que, por sí mismo, podría proporcionar a los navegantes la capacidad de realizar el posicionamiento y la planificación de rutas sin la necesidad de recurrir a otro método o información adicionales. La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) inició a principios de 1990 una serie de actividades encaminadas a definir el "sistema de navegación aérea del futuro", cuya base serían los sistemas GNSS. La aplicabilidad potencial de estos sistemas es ya una realidad, cumpliendo los requerimientos de muchas operaciones de navegación: precisión, integridad, disponibilidad y continuidad. Sirva como ejemplo que se está utilizando ya para operaciones de CAT III, como el aterrizaje de aeronaves. La señal que emiten los satélites sufre una serie de errores en su propagación y funcionamiento del sistema que los limitan para muchas aplicaciones. Por ello, el posicionamiento en tiempo real necesita de la utilización de unas correcciones diferenciales que mejoran el rendimiento de los sistemas GNSS. Los sistemas actuales de corrección diferencial los podemos agrupar en sistemas locales o LADGPS (Local Area DGPS), y sistemas de área extensa o WADGPS (Wide Area DGPS). En marzo de 2011 la Comisión Europea declaró el servicio 'Safety-of-Life' de EGNOS apto para su uso en aviación civil, siendo éste el sistema WADGPS utilizado en esta investigación junto con el sistema de Estaciones de Referencia Permanentes por VRS, como sistema LADGPS.

El Objetivo de ésta Tesis es el análisis de la posible integración del sistema de navegación EGNOS con la metodología de posicionamiento a partir de Estaciones de Referencia en tierra VRS de Trimble. Se pretende mejorar la precisión de posicionamiento del sistema EGNOS implementando la solución VRS, a priori más precisa. En definitiva, buscamos una propuesta de metodología de posicionamiento que tenga lo mejor de ambas, que llamaremos EGNOS/VRS. Una vez definida la metodología a emplear para la determinación del posicionamiento EGNOS/VRS se analizan los nuevos rendimientos y se verifica la mejora de precisión, lo que permite utilizar está nueva metodología para aplicaciones con más requisitos en exactitud de posicionamiento, como por ejemplo en agricultura de precisión.

[CA] Resum Els Sistemes Globals de Navegació per Satèl¿lit (GNSS) han transformat les tècniques de posicionament i navegació, arribant a ser en l'actualitat indispensable per a múltiples aplicacions. La navegació per satèl¿lit és una de les noves formes de navegació i té múltiples avantatges sobre les tècniques existents. Pot proporcionar informació als usuaris en qualsevol ubicació, sense necessitat de visió directa i de forma global en tot el planeta. Per tant, estem assistint a l'arribada d'un sistema de navegació que, per si mateix, podria proporcionar als navegants la capacitat de realitzar el posicionament i la planificació de rutes sense la necessitat de recórrer a un altre mètode o informació addicionals. L'Organització d'Aviació Civil Internacional (OACI) va iniciar a principis de 1990 una sèrie d'activitats encaminades a definir el "sistema de navegació aèria del futur", la base del qual serien els sistemes GNSS. L'aplicabilitat potencial d'estos sistemes és ja una realitat, complint els requeriments de moltes operacions de navegació: precisió, integritat, disponibilitat i continuïtat. Servisca com a exemple que s'està utilitzant ja per a operacions de CAT III, com l'aterratge d'aeronaus. El senyal que emeten els satèl¿lits patix una sèrie d'errors en la seua propagació i funcionament del sistema que els limiten per a moltes aplicacions. Per això, el posicionament en temps real necessita de la utilització d'unes correccions diferencials que milloren el rendiment dels sistemes GNSS. Els sistemes actuals de correcció diferencial els podem agrupar en sistemes locals o LADGPS (Local Àrea DGPS) , i sistemes d'àrea extensa o WADGPS (Wide Àrea DGPS) . Al març de 2011 la Comissió Europea va declarar el servici 'Safety-of-Life' d'EGNOS apte per al seu ús en aviació civil, sent este el sistema WADGPS utilitzat en esta investigació junt amb el sistema d'Estacions de Referència Permanents per VRS, com a sistema LADGPS. L'Objectiu d'esta Tesi és l'anàlisi de la possible integració del sistema de navegació EGNOS amb la metodologia de posicionament a partir d'Estacions de Referència en terra VRS de Trimble. Es pretén millorar la precisió de posicionament del sistema EGNOS implementant la solució VRS, a priori més precisa. En definitiva, busquem una proposta de metodologia de posicionament que tinga el millor d'ambdós, que cridarem EGNOS/VRS. Una vegada definida la metodologia a emprar per a la determinació del posicionament EGNOS/VRS s'analitzen els nous rendiments i es verifica la millora de precisió, la qual cosa permet utilitzar està nova metodologia per a aplicacions amb més requisits en exactitud de posicionament, com per exemple en agricultura de precisió.