¿Qué es un Módulo GNSS?
GNSS es el acrónimo de Sistema Global de Navegación por Satélite, que engloba sistemas como el GPS de Estados Unidos, el GLONASS de Rusia, el Galileo de la Unión Europea, el sistema de posicionamiento por satélite BeiDou de China y el QZSS de Japón. Estos sistemas son ampliamente utilizados para determinar información posicional.
Al utilizar las señales emitidas por estos sistemas de satélites, es posible medir con mayor precisión datos de posición.
Aplicaciones de los Módulos GNSS
Los módulos GNSS se emplean en diversas aplicaciones, como la medición de la posición, velocidad y dirección de vehículos, así como la obtención de información posicional para funciones de mapeo en teléfonos inteligentes. Otros usos incluyen tabletas, relojes inteligentes, computadoras portátiles, aplicaciones médicas, agricultura de precisión, localización de alta precisión, trenes inteligentes, robótica, vehículos autónomos, automatización industrial, logística y seguimiento de activos, drones, maquinaria agrícola y equipos pesados de construcción.
Al seleccionar un módulo GNSS, es importante considerar aspectos como el tamaño y costo del módulo, así como el tamaño de la señal recibida y procesada desde la antena. Además, se deben garantizar otros factores, como la resistencia a impactos en caídas en el caso de smartphones y tabletas, y la resistencia térmica y a vibraciones en los módulos GNSS para aplicaciones automotrices.
Principio de los Módulos GNSS
El receptor de la señal recibe información sobre la posición y la hora de los satélites enviada desde varios satélites. La distancia entre el satélite y el GNSS puede determinarse a partir de la hora recibida, la hora a la que se transmitió la señal y la velocidad a la que viaja la señal, lo que puede hacerse a partir de varias señales para determinar la información de posición.
Por otro lado, las señales enviadas desde los satélites son débiles, y en muchos casos las señales no se pueden alcanzar si hay obstáculos, o se genera ruido por el entorno de recepción, y no se puede determinar la información de posición exacta. Por ello, algunos productos implementan un procesamiento avanzado de la señal para determinar la información de posición exacta.
Componentes de un Módulo GNSS
Los componentes de un módulo GNSS incluyen un receptor, un amplificador de bajo ruido y un receptor GNSS. Las señales débiles emitidas desde los satélites son recibidas por el receptor de señal y amplificadas por un amplificador de bajo ruido.
Las señales amplificadas son procesadas por el receptor GNSS y se calcula la información de posición. A continuación, la información de posición se transmite al dispositivo al que está conectado el módulo GNSS y se utiliza para aplicaciones basadas en la posición.
Más Información sobre los Módulos GNSS
1. Principales Fuentes de Error en los Módulos GNSS
Aunque los módulos GNSS pueden proporcionar medidas de posición de alta calidad al captar señales de los satélites, pueden producirse errores debidos a factores como la órbita del satélite, el reloj del satélite, el retardo ionosférico, el retardo troposférico, el receptor (antena), la multitrayectoria, etc. A continuación se enumeran las causas de los errores provocados por cada factor.
Factor Órbita del Satélite
Los cálculos de posicionamiento se basan en los datos de las efemérides (datos de la órbita de los satélites) y los datos del almanaque (historial de la órbita de los satélites) de los satélites. Los datos de las efemérides se actualizan cada dos horas y los del almanaque cada seis días. Por lo tanto, durante los periodos en los que ambos datos no se actualizan, la posición debe estimarse basándose en los datos más recientes, lo que puede dar lugar a errores.
Factor de Reloj de Satélite
Los datos de los satélites contienen información sobre el reloj del satélite. Existe un desfase entre el momento en que la información del reloj del satélite se transmite desde el satélite y el momento en que es captada por el receptor.
Factor de Retardo de la Ionosfera
La ionosfera es una región situada entre 50 km y 1.000 km por encima de la superficie terrestre en la que la actividad solar provoca variaciones en el tipo y la densidad de los gases. Cuando las ondas de radio de los satélites atraviesan esta ionosfera, la refracción de la luz provoca un retraso en la velocidad de transmisión.
Factor de Retardo Troposférico
La troposfera es la región situada entre el suelo y 11 km por encima del suelo. Cuando las ondas de radio de los satélites atraviesan la troposfera, al igual que en la ionosfera, la refracción de la luz provoca un retraso en la velocidad de transmisión.
Factor Receptor (Antena)
Una vez que la antena recibe la información del satélite, se producen errores debidos a diversos factores, como los retardos de los cables, los circuitos y la radio, la velocidad de las operaciones de cálculo del posicionamiento y la velocidad de acceso a la memoria.
Factor Multitrayectoria
Las ondas de radio que rebotan en objetos reflectantes son más tardías que las ondas de radio que inciden directamente. En el caso de las ondas de radio procedentes de satélites, hay casos en los que la salida de radio multitrayecto es mayor que las ondas de radio directamente incidentes. En tales casos, los cálculos de posicionamiento pueden realizarse utilizando datos multitrayectoria con una salida mayor.
2. Métodos de Posicionamiento de Módulos GNSS
Los métodos de posicionamiento de los módulos GNSS pueden clasificarse a grandes rasgos en dos categorías: posicionamiento autónomo y posicionamiento relativo.
Posicionamiento Autónomo
El posicionamiento autónomo utiliza un único receptor para recibir señales de cuatro o más satélites para realizar el posicionamiento. La precisión de las mediciones individuales está limitada a 10-20 m debido a errores en el factor de reloj de los satélites y otros factores.
Posicionamiento Relativo
El posicionamiento relativo realiza un posicionamiento autónomo simultáneo en el punto de referencia para el que se requieren coordenadas precisas y en el punto que se va a medir. En este caso, se utiliza la información de varios receptores, lo que permite un posicionamiento de mayor calidad que con el posicionamiento autónomo.