Por iniciativa de diversas instituciones, Europa ha decidido
contribuir al sistema GNSS (Global Navigation Satellite System) y hacerlo en dos fases. La
primera se conoce como EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) y está
en avanzado estado de desarrollo. Consiste en un sistema que, utilizando las señales del
GPS estadounidense y, tal vez, del GLONASS ruso, persigue obtener las mejoras en
precisión, integridad, disponibilidad y continuidad necesarias para su aplicación a la
navegación aérea así como a cualquier otro vehículo, siguiendo un criterio multimodal.
La segunda fase, conocida como GALILEO, ha sido recientemente aprobada y proyecta
construir un sistema independiente del GPS, con constelación propia y bajo control civil
de la UE.
Saber dónde estamos.
Para poder desplazarse de un lugar a otro, el hombre ha necesitado, desde los tiempos más
remotos, conocer dos cosas: su posición y la dirección a seguir para alcanzar el lugar
de destino. Al principio, el reconocimiento del terreno o de la costa era el procedimiento
utilizado. Enseguida se hizo necesario buscar métodos basados en conceptos distintos,
sobre todo para viajes largos o a través del mar sin avistamiento de la costa. Mucho
antes del nacimiento de Cristo ya se utilizaban el sol y las estrellas. Mediante los
cuadrantes, sextantes, ballestillas y astrolabios, los navegantes utilizaban el sol en su
cenit y la polar para determinar su latitud.
Las primeras referencias escritas sobre la utilización de la brújula (o “aguja de
marear” como se le llamaba en el castellano de la época) datan del siglo XII d. C.
Este sencillo dispositivo supuso un gran avance, permitía estimar el rumbo en todo
momento sin observar el cielo y facilitó los viajes transoceánicos.
La determinación de la longitud estaba unida a la precisión del reloj que se utilizase.
Salvo los prolijos métodos basados en la observación de sucesos astronómicos, hasta el
siglo XVIII no se obtuvieron cronómetros suficientemente precisos que redujeran el error
tras varios días de navegación a límites razonables.
La invención de la radio por Marconi en 1895 dio paso a los sistemas de radionavegación,
utilizados ya en la primera guerra mundial y que fueron creciendo hasta llegar a la
multitud de sistemas basados en radiocomunicaciones terrenales: OMEGA, TACAN, LORAN,
VOR... hasta los locales ILS y MLS, sin olvidar la importancia del radar.
Finalmente, los sistemas hoy disponibles basados en satélites -GPS y GLONASS- presentan
unas características muy ventajosas en cobertura, precisión e incluso coste y permiten
apostar a que la siguiente generación batirá en toda regla a todos los sistemas de
navegación conocidos.
Se cierra así, por el momento, un ciclo en la historia de la navegación de la humanidad
por el planeta Tierra: empezó mirando al cielo utilizando las estrellas como referencia y
hoy vuelve a mirar al cielo utilizando los satélites.
Los sistemas basados en satélites.
Conviene precisar que, en este campo, la palabra navegar tiene la acepción de saber la
posición. En sentido amplio, la función navegación proporciona los valores de posición
y velocidad (tanto lineales como angulares) del móvil, respecto de un sistema de
referencia previamente definido.
Un sistema de navegación por satélite se funda en los mismos algoritmos que la vieja
triangulación de los agrimensores egipcios: conocer las distancias a determinados puntos
del lugar que se quiere referenciar. La versión moderna del problema exige la existencia
de una constelación de satélites, de los que, en cada instante, se conoce su posición.
Es posible saber lo que tarda una señal electromagnética emitida por un satélite en
llegar al receptor. Por otro lado, la velocidad de propagación de la señal es conocida,
luego se puede calcular la distancia entre el receptor y el satélite. Si los relojes de
los satélites y del receptor estuvieran sincronizados, sabiendo la distancia entre el
móvil y tres satélites cualesquiera a la vista estaría resuelto el problema de
triangulación. No obstante esto es algo más complicado y aparecen desde el primer
momento tres de los problemas del sistema: la sincronización, los errores en la
propagación de la señal y la calidad del conocimiento de la posición de los satélites.
El problema de la sincronización se resuelve calculando la distancia a un cuarto
satélite, o sea, utilizando una ecuación más que permite obtener el error de cero
(offset) entre el reloj del receptor (barato) y los relojes atómicos (caros) instalados a
bordo de los satélites. Los errores debidos a la velocidad de propagación (errores
tropo-ionosférico) se pueden estimar y corregir con diversas técnicas: utilización de
distintas (dos al menos) portadoras que tienen retardos diferentes, o sabiendo la
posición, por otros medios, de un punto conocido y viendo las diferencias (método
diferencial, aunque está técnica también corrige otros errores) o, mucho más
sencillamente basándose en modelos físicos que proporcionan una aproximación más
rudimentaria.
Hay que añadir, en esta descripción rápida y general, que los sistemas de navegación
por satélite proporcionan además una base de tiempo de extraordinaria calidad,
disponible en todo momento en cualquier punto del mundo, lo que permite su utilización en
aplicaciones que requieran sincronización o donde sea fundamental una base de tiempos
precisa y estable.
Estrategia europea.
La existencia del GPS norteamericano, y en menor medida el GLONASS ruso, siempre supuso
para los Estados europeos una toma de conciencia de su debilidad estratégica y
tecnológica en este campo.
Mediados los años ochenta, la Agencia Espacial Europea (ESA) da carpetazo a sus propias
ilusiones de desarrollar un sistema propio de navegación por satélite, en el que había
empezado a trabajar, conocido como NAVSAT. La ESA prosigue su desigual batalla preparando
a la industria europea mediante pequeños contratos tecnológicos, sin recursos para
lanzarse por el momento al sueño de desarrollar y desplegar una constelación propia. No
obstante, la idea y la necesidad estaban ya presentes en muchas mentes de la Unión
Europea, que se iba perfilando, cada vez con mayor claridad, una potencia mundial.
El principio de los noventa supuso un paso intermedio en la forma de una aproximación
menos ambiciosa, que se concreta con la creación del Grupo Tripartito (UE, ESA y
Eurocontrol) en el año 1994 para poner en marcha lo que se conocerá mas tarde como EGNOS
que, aprovechándose de la existencia de una señal GPS libre (Standard Positioning
Service), intenta mejorar las prestaciones ofrecidas, sobre todo introduciendo lo que se
llama el canal de integridad.
EGNOS supone también la respuesta competitiva europea al desarrollo del Wide Area
Augmentation Service (WAAS) en EEUU –destinado al área geográfica de América- y
del MSAS en Japón –destinado a Asia-. Así, Europa desarrolla y fabrica su propio
sistema, interoperable con WAAS y MSAS. En 2002 está prevista la entrada parcial en
servicio del WAAS y en 2008 del MSAS.
Aunque EGNOS es una pieza clave por lo que supone de experiencia en un sistema de
navegación, la Unión Europea vuelve con el cambio de siglo (cada década parece resurgir
el interés) a lo que es realmente un sistema europeo autónomo de navegación satélite,
que se bautiza con el nombre de GALILEO.
Por fin parece que Europa se agrupa uniendo para este proyecto su Institución política,
la Comisión Europea (CE) y su Agencia Espacial (ESA). Ambas organizaciones acuerdan
lanzar el programa de forma preliminar en 1999, a través de resoluciones aprobadas al mas
alto nivel. Durante 2000 y 2001 se realizan estudios básicos de viabilidad y definición
para finalmente el 5 de abril de 2001 la Comisión de Transportes de la UE, aprueba (con
algunas acciones que habrán de ser cumplimentadas antes de fin de 2001) la fase de
desarrollo del programa GALILEO, a comenzar en 2002.
El programa EGNOS.
El programa EGNOS consiste en desarrollar un complejo sistema para complementar las
señales ya existentes y disponibles de GPS y, en su caso GLONASS, de forma que se puedan
cumplir requisitos de usuario muy exigentes no sólo en cuanto a precisión sino también
desde el punto de vista de seguridad, como los que solicita la aviación civil. Y además,
se tiene igualmente en cuenta que otros usuarios menos exigentes puedan beneficiarse de
sus mejores prestaciones, por lo que tendrá un impacto indudable también en el
transporte por tierra y por mar.
El programa EGNOS se propone mejorar los siguientes parámetros:
• Precisión
• Integridad
• Disponibilidad del servicio
• Continuidad del servicio
Los principales requisitos de EGNOS se incluyen en el cuadro adjunto. La precisión debe
llegar hasta los 4 metros en horizontal. La integridad, o capacidad del sistema de ofrecer
una comprobación independiente de la validez y precisión de la señal de cada satélite,
debe proporcionar tiempos de alerta mejores que 6 segundos y el servicio debe estar
disponible, al menos, el 99% del tiempo.
Los sistemas GPS y GLONASS tienen las limitaciones inherentes a estar controlados por los
gobiernos de Estados Unidos y Rusia y con aplicaciones militares prioritarias, en vez de
estar bajo control de un organismo civil internacional. En estos aspectos, EGNOS introduce
algunas mejoras: por ejemplo, reduce el error (“selective availability” o SA)
que intencionadamente se introducía hasta hace poco tiempo en la señal GPS disponible
para usuarios civiles.
Resumiendo un sistema muy complejo, el EGNOS desarrolla tres funciones de mejora
principales: de medida de distancia, de integridad y de corrección diferencial de área
amplia. Esto se lleva a cabo mediante los elementos de la figura. Se refuerza la
constelación GPS y GLONASS con cargas de pago en tres satélites GEO, dos de Inmarsat y
el Artemis de ESA, que simulan satélites GPS adicionales y además difunden las señales
de corrección y de integridad a los receptores de los usuarios. Se dispone una red de
estaciones de tierra (RIMS) que reciben las señales de los satélites GPS/GLONASS y las
envían, mediante la red de telecomunicaciones EWAN, a los Centros Principales de Control
(MCC) donde se calculan las correcciones para mejorar la precisión así como establecer
la integridad. Las estaciones terrenas NLES generan las señales y las envían a los
satélites GEO.
Ya está disponible la señal EGNOS pre-operacional (ESTB), con los objetivos de probar el
propio sistema y demostrarlo a los usuarios potenciales. Para el año 2004 está previsto
que EGNOS entre en servicio en fase operativa avanzada (AOC), mejorándose posteriormente
en términos de disponibilidad y continuidad hasta llegar a la capacidad operativa total
(FOC).
El programa GALILEO.
Galileo se define como un programa europeo, civil, independiente, de cobertura mundial e
interoperable con el GPS norteamericano. Proporcionará distintos servicios de
navegación, desde un servicio gratuito, equivalente al existente con GPS, hasta servicios
tarificables de acceso controlado y prestaciones garantizadas y, finalmente, servicios de
uso gubernamental.
Galileo incorpora algunas novedades importantes, que le configuran como un auténtico
servicio: ofrece un canal de integridad que no posee GPS, y como se ha visto es la
aportación fundamental de EGNOS y WAAS. Y servicios de tipo humanitario: servicios de
salvamento (SAR); diseminación de datos relacionados con la navegación (datos
meteorológicos, información sobre alertas de tráfico y accidentes, etc.).
El programa GALILEO es un programa complejo que consiste en:
Constelación de 30 satélites (27 activos + 3), en tres planos de 56 grados de
inclinación y orbitando a 23.616 km de altitud
Segmento tierra para controlar los satélites, las funciones de navegación,
orbitografía, sincronismo, integridad global, enlace ascendente, etc. Los complementos de
este segmento a nivel regional y local proporcionan las prestaciones más exigentes.
Los equipos principales que cada satélite embarca son: cuatro relojes atómicos
(2xH-Maser y 2xRb), la carga de pago de navegación que transmite cuatro portadoras
moduladas con los códigos y datos, un transpondedor para SAR y una antena fija que apunta
constantemente a la Tierra.
En la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones de 2000 de Estambul (WRC 2000) se
reservó espectro para Galileo, en bandas L y C.
El calendario de desarrollo prevé que a finales de 2005 una mini-constelación con 4
satélites estará operativa y garantizará la funcionalidad técnica del programa. El
despliegue total de Galileo será en 2008. A partir de 2005, la infraestructura de EGNOS
se integrará en Galileo. Los costes estimados para la puesta en marcha del sistema
alcanzan los 3.250 M¤ y los de operación hasta 2020 se estiman en 2.640 M¤ . Se está
en negociaciones para incorporar financiación privada.
Galileo, además de sus aspectos estratégicos, posibilita la creación de un sin número
de aplicaciones para la aviación y el transporte en general y el uso de su base de tiempo
para múltiples aplicaciones de sincronización. Los estudios de mercado predicen 700
millones de usuarios de Galileo en 2020. Los análisis coste-beneficio estiman beneficios
económicos comerciales directos de 62.000 M¤ a los que hay que añadir 12.000 M¤ en
beneficios para la sociedad (menor duración de viajes, menor contaminación, etc.) hasta
el año 2020, para el mencionado coste de alrededor de 6.000 M¤.
Aportación española.
Es preciso mencionar la importante aportación española en este campo. Las instituciones
y la industria están siendo piezas clave en todo este proceso. Entre las primeras
destacan los Ministerios de Fomento y de Ciencia y Tecnología a través de la Dirección
General de Aviación Civil, el Ente Público Aeropuertos Españoles y Navegación Aérea
(AENA) y el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI). Han visto la
oportunidad con suficiente anticipación para posicionarse adecuadamente. Hay que
mencionar la importante contribución de Dª Loyola de Palacio al frente de la Comisaría
de Transporte de la UE.
En el programa EGNOS, España participa con el 15%, retornando en trabajos para la
industria. Uno de los cuatro MCC se instalará en el Centro de Control de Tránsito Aéreo
de Madrid y será operado por AENA. Las empresas involucradas en el desarrollo son INDRA,
GMV y SENER.
En el programa GALILEO se ha formado una nueva compañía, GALILEO Sistemas y Servicios
(GSS) participada por AENA, HISPASAT, INDRA, GMV y SENER (en proceso de adhesión ALCATEL
Espacio y EADS-CASA Espacio), con el propósito de dar una respuesta global tanto desde el
punto de vista industrial (suministradores de infraestructura de vuelo y tierra) como
creadora de servicios de valor añadido al programa. GSS está en negociaciones para
formar parte de la compañía en el ámbito europeo que lleve a cabo esta notable empresa
técnica.
Hay que añadir la contribución a través del segmento usuario, tanto en el área de
equipos terminales como de aplicaciones, de muchas compañías que trabajan en sistemas
basados en GPS. Se abre ahora una oportunidad formidable con EGNOS y GALILEO. |
