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Análisis del rendimiento de la navegación basada en GPS dentro y más allá del volumen de servicio espacial para diferentes patrones de antena de transmisores

Autores: Shehaj, Endrit; Capuano, Vincenzo; Botteron, Cyril; Blunt, Paul; Farine, Pierre-André

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2017

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Acceso abierto

Artículo científico
2017

Análisis del rendimiento de la navegación basada en GPS dentro y más allá del volumen de servicio espacial para diferentes patrones de antena de transmisores


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Sistema global de navegación por satélite
Navegación basada en GNSS
Niveles de potencia de señal
Patrones de antena
Disponibilidad de señal simulada
Precisión de navegación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En los últimos años, la navegación basada en sistemas de navegación por satélite global (GNSS) en órbitas terrestres altas (HEOs) se ha convertido en un campo de interés de investigación, ya que puede aumentar la autonomía de la nave espacial, reduciendo así los costos operativos. Sin embargo, la disponibilidad del GNSS y el rendimiento de la navegación basada en GNSS para una nave espacial que orbita por encima de la constelación GNSS están fuertemente restringidos por los niveles de potencia de las señales en la posición del receptor y la sensibilidad. El nivel simulado de potencia de la señal en la posición del receptor puede aumentar o disminuir considerablemente al asumir diferentes valores de ganancia/atenuación de la antena del transmisor para un cierto azimut y elevación. Asumir un patrón de antena ligeramente diferente puede, por lo tanto, cambiar significativamente los resultados de disponibilidad de la señal simulada y, en consecuencia, la precisión de navegación simulada, lo que lleva a una identificación inexacta de los requisitos para el receptor GNSS. Este problema concierne particularmente al caso de trayectorias orbitales por encima de la constelación GNSS, donde la mayoría de las señales recibidas son radiadas desde el lóbulo secundario de las antenas de los transmisores, de las cuales típicamente se conoce muy poca información. En el momento de este estudio, era posible modelar con bastante precisión los patrones de antena L1 del sistema de posicionamiento global (GPS) para los bloques IIR e IIR-M debido a la información precisa disponible. No había información precisa disponible para los patrones de antena L1 del bloque IIF. Aún menos información precisa estaba disponible sobre los patrones de antena GPS L5. En este contexto, este artículo tiene como objetivo investigar el efecto de diferentes suposiciones sobre los patrones de antena en la disponibilidad de señal simulada y en el rendimiento de navegación simulado consecuente de un receptor a bordo que orbita en una órbita muy elíptica desde la Tierra hasta la Luna. Inicialmente se analiza el impacto de promediar la ganancia de la antena del transmisor sobre el azimut, una suposición típica en muchos estudios. Posteriormente, también consideramos tres patrones de antena L5 diferentes asumidos en la literatura (los patrones L5 precisos, desafortunadamente, aún no están completamente disponibles). Para cada una de las suposiciones de patrones de antena consideradas, simulamos el nivel de potencia de la señal recibida, la disponibilidad, la dilución geométrica de precisión (GDOP) y la precisión de navegación para evaluar sus diferentes efectos. Después de identificar las suposiciones más conservadoras para los patrones de antena de los transmisores, para cada elevación de la antena del receptor, también calculamos el número de observaciones GNSS disponibles y analizamos su distribución. Además, se discuten posibles ayudas al proceso de adquisición utilizando la predicción de la elevación a la que se transmite la señal, así como la elevación a la que se recibe la señal. Finalmente, se consideran y discuten el impacto en el GDOP de usar solo señales transmitidas desde ciertos intervalos de ángulo del patrón de antena del transmisor y la importancia de seleccionar los transmisores que proporcionen el mejor GDOP (en el caso de un receptor con un número limitado de canales).

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