¿Cuántos canales necesita un Receptor GNSS? Los 184 canales del Receptor X5 son más que suficientes

¿Cómo influye el número de canales en un receptor GNSS? ¿Obtengo la misma precisión al medir la posición con un receptor GNSS multibanda de 80 ó 600 canales? ¿Tener más canales es necesario para obtener mejor precisión?

Las Constelaciones GNSS

Un Sistema Global de Navegación por Satélite o GNSS (Global Navigation Satellite System) es una red o constelación de satélites que transmiten rangos de señales que son utilizadas para el posicionamiento y localización en cualquier lugar del globo terrestre...

Cuando un receptor GNSS, una Estación permanente o un CORS se encuentra funcionando y recibiendo datos, siempre tendrá algunos satélites orbitando en el firmamento o bóveda celeste...

Entonces, los satélites GNSS transmiten continuamente señales de navegación en dos o más frecuencias en una banda conocida como la Banda “L”. Estas señales contienen códigos de alcance y datos de navegación...

Componentes de las Señales de Navegación

En el siguiente cuadro, podemos ver un ejemplo de la estructura de las señales de la constelación GPS en la banda L1:

En la siguiente Tabla podemos ver las diferentes frecuencias enviadas por las constelaciones principales en diferentes bandas.

Constelaciones en diferentes bandas

Los bloques en amarillo representan las bandas de frecuencia usadas por los satélites de la constelación GPS...

Cada satélite GPS envía señales en las bandas L1, L2, L5; cada satélite GLONASS envía señales en las bandas G1, G2, G3...

Ventajas de tener varias Frecuencias

Sabemos que los satélites GNSS orbitan la tierra a un poco más de 20,000 kilómetros de distancia...

• Error ionosférico: La termosfera o ionosfera es una capa de la atmósfera terrestre que contiene electrones libres que pueden refractar las señales GNSS a medida que atraviesan esta capa. El grado de refracción depende de la frecuencia de las señales. Los receptores GNSS multifrecuencia pueden medir la velocidad de propagación de las señales a través de la ionosfera en diferentes frecuencias y calcular el retraso ionosférico. Al disponer de múltiples frecuencias, es posible estimar con mayor precisión el retraso ionosférico y corregir las mediciones para reducir este error.

• Error troposférico: La troposfera es la capa más baja de la atmósfera terrestre y está sujeta a cambios constantes en la presión, temperatura y humedad. Estos cambios afectan la velocidad de propagación de las señales GNSS a través de la troposfera. Al utilizar múltiples frecuencias, los receptores GNSS pueden medir la diferencia en la velocidad de propagación entre las señales de diferentes frecuencias y estimar el retraso troposférico con mayor precisión. Esto permite una corrección más precisa de las mediciones.

• Reducción del Efecto Multipath: El Efecto Multipath ocurre cuando las señales GNSS rebotan en objetos cercanos, como edificios o terreno irregular, antes de llegar al receptor. Esto puede introducir errores en las mediciones geodésicas. Los receptores GNSS multifrecuencia pueden utilizar la información de fase de las señales en diferentes frecuencias para mitigar el efecto Multipath y obtener mediciones más precisas.

• Mayor disponibilidad de satélites GNSS: Al utilizar múltiples frecuencias, los receptores GNSS pueden rastrear y utilizar señales de más satélites. Esto aumenta la redundancia y la robustez del sistema, ya que, si una señal se ve afectada por la obstrucción o interferencia, el receptor puede utilizar señales de otras frecuencias o satélites para mantener la precisión de las mediciones.

Podemos concluir que a mayor cantidad de frecuencias podremos obtener mayor precisión. Entonces, surge la pregunta fundamental:

¿Cuántos Canales necesita tener un Receptor GNSS para aprovechar todas las señales de todos los satélites disponibles sobre el firmamento en un momento dado?

La cantidad aproximada de satélites GNSS operativos en toda la órbita terrestre (año 2023) se puede apreciar en el siguiente cuadro:

4 Constelaciones GNSS

Son 102 satélites en órbita en total. Hay que tener en cuenta que debido a que la tierra es un elipsoide, nunca podremos tener a disposición todos los satélites en órbita al mismo tiempo sobre un punto geográfico.

En la siguiente tabla realizaremos un análisis de cuantos canales se requieren durante una sesión en campo...

Precisión Obtenida versus Cantidad de Satélites GNSS

En términos de precisión en la recepción de señales GNSS, es fundamental reconocer que la relación entre el número de satélites y la mejora de la precisión no sigue una progresión lineal. Es importante subrayar que la adición de satélites no se traduce en una mejora proporcional de la precisión. Por lo tanto, no podemos afirmar que al disponer de una cantidad determinada de satélites se obtendrá automáticamente una precisión específica, como, por ejemplo, al contar con seis satélites se logrará una precisión de cinco centímetros, o al contar con 80 satélites se alcanzará una precisión de un milímetro. Esta concepción es incorrecta y no refleja la realidad de la operación de sistemas GNSS.

En realidad, la relación entre el número de satélites y la precisión de las mediciones presenta una tendencia de mejora, pero esta tendencia se desacelera a medida que aumenta el número de satélites. En otras palabras, si se aumenta la cantidad de satélites utilizados, se obtendrá una mejora significativa en la precisión hasta un punto en el que la mejora se vuelve marginal y tiende a estabilizarse. Por ejemplo, si se dispone de un gran número de satélites, como ochenta, la precisión alcanzada no será significativamente superior a la que se obtendría con, por ejemplo, veinte satélites. La relación entre el número de satélites y la precisión de las mediciones no es lineal y, en última instancia, está sujeta a limitaciones prácticas y factores adicionales que influyen en la precisión.

Entonces, en resumen, no se necesitan más de 160 a 180 canales para obtener la más alta precisión porque de momento no es necesario debido a la disponibilidad actual de satélites GNSS en el espacio.

Los 184 canales de los Receptores GNSS X5 de Mettatec son más que suficientes para obtener alta precisión en geoposicionamiento satelital, y alcanzan una precisión de hasta 10 mm en modos PPK, RTK y NTRIP.