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Tráfico aéreo - Monografía



 
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Aviación. Aviones. Rutas aéreas. Sistema CNS/ATM. Navegación por satélite. Sistemas de aterrizaje. TACAN. VOR. DME



INTRODUCCIÓN



El tráfico aéreo se ha incrementado en un cincuenta por ciento durante la última década  y de no tomarse las medidas necesarias, podría presentarse una grave  saturación en las rutas aéreas, retrasos en los vuelos y lo más preocupante es que aumentaría el número de accidentes fatales, la cifra podría llegar a cuatro accidentes mensuales durante los próximos veinte años.  El promedio de vuelos internacionales va en aumento  y se anticipan unos dieciocho millones de salidas  anuales, por lo que se espera que la cantidad de accidentes y muertes aumenten al mismo ritmo, según cifras compiladas por la publicación Flight International.

Para enfrentar estos problemas, nació el sistema  CNS/ATM  (Comunicación, navegación,  vigilancia y gestión del tráfico aéreo) como una solución para ser adoptada en todos los países y líneas aéreas del mundo, que tendrían los mismos sistemas de navegación y comunicación por satélite. El sistema fue concebido por la  Organización Internacional de Aeronáutica Civil (OACI), quien en 1983 creó el Comité FANS  (Comité de sistemas de aeronavegación para el futuro) que estudió  las condiciones de aviónica  y administración del tráfico aéreo necesarias para operar en la nueva demanda.

El sistema tendría ventajas como mayor seguridad, y disminución de la distancia entre aviones en vuelo, permitirá hacer rutas libres por lo que se ahorrará  el quince por ciento de tiempo de vuelo y combustible, además disminuirá el ruido en las inmediaciones de los aeropuertos gracias a los acercamientos de los aviones en trayectoria curva para aterrizar, algo imposible con los sistemas tradicionales. La comunicación se haría por medio de transmisión de datos entre el satélite, la computadora del avión y la estación en tierra, que en todo momento tendrá información sobre todos los aspectos del vuelo mediante una red de telecomunicaciones aeronáuticas (ATN), que es una especie de Internet de los servicios aerocomerciales. Los beneficios del nuevo sistema ya se ven en Europa y Japón,  donde son utilizados desde hace algunos años.

Los sistemas de navegación por satélite determinan la posición de cualquier aeronave según las tres coordenadas de  posición, espacio y tiempo, de acuerdo a referencias dadas por el propio sistema. Para esto, se utiliza una constelación de satélites en la que cada uno difunde señales de información de posición y tiempo de la aeronave. Al unir estas señales,  el piloto puede determinar su posición, tiempo de llegada, tomar la ruta que más le convenga  y en tierra se podrá tener información permanente sobre su ruta, según lo explicó el Ingeniero Electrónico  Gustavo Alvarez, Jefe de la división de investigaciones tecnológicas de la Aeronáutica civil y Coordinador del comité para la implantación de los sistemas CNS/ATM en Colombia.

Las radioayudas desaparecen y cualquier vuelo puede ser controlado con el sistema mundial de navegación por satélite (GNSS), consistente en más de cuarenta satélites  colocados por Estados Unidos, los GPS (Sistema de posicionamiento global),  y por Rusia, los GLONNAS. Los datos  de posición son  recibidos en las estaciones en tierra, para corregir el margen de error de trescientos metros  en la información que envían los satélites, así estas disminuyen el error a un margen no superior de siete metros y envían nuevamente la información a los equipos del avión.

La seguridad en vuelo es controlada mediante el sistema de vigilancia dependiente automática (ADS)  y radares operando en modo S, así las estaciones en tierra y el sistema centralizado de aviónica de la aeronave saben siempre los datos de ubicación y condiciones de vuelo.    Con estos sistemas se pueden evitar accidentes que ocurrieron, en parte, por la falta de una tecnología más moderna de navegación, que previniese la colisión; este es el caso del accidente ocurrido el veinte de diciembre de 1995, cuando un Boeing 757 de American Airlines  se estrelló contra una montaña mientras trataba de aterrizar en Cali.

Accidentes como el de noviembre de 1996, cuando Nueva Delhi (India)  dos aviones  de Arabia Saudita y Kazakstán  chocaron en vuelo porque la tripulación de origen Kazano  no entendió las instrucciones  en inglés dadas por el controlador de tráfico indio, y utilizó la misma ruta del avión saudí, podrán ser erradicados. El sistema CNS / ATM busca disminuir al máximo las comunicaciones radiales o por voz entre controladores y pilotos, pues la información  esta disponible en computadoras que trabajan con datos durante todo el vuelo, a través de la red de telecomunicaciones aeronáuticas (ATN), “se reducen los errores de comunicación e interpretación y se tiene información constante sobre las condiciones del vuelo por enlaces digitales” dice Sergio París, Director de telecomunicaciones de la Aeronáutica Civil.

La solución propuesta para que los vuelos comerciales que navegan con sistemas satelitales no sean afectados por los conflictos políticos o militares internacionales, esta en la propuesta de creación de un sistema civil  al margen del actual GPS y GLONASS, que en esencia son sistemas de aeronavegación militares,  sólo que la señal es distorsionada adrede para  su utilización en la aviación civil, según lo explica el Ingeniero Alvarez.

En Colombia, el primer paso de adaptación al CNS/ATM lo hace un comité interinstitucional que elabora un plan de transición para conocer los costos, infraestructura, tipo de capacitación y tiempo necesarios para su implantación.   El segundo paso lo dan, por ahora,  los aviones de aerolíneas que realizan vuelos internacionales, pues con las exigencias de un tráfico aéreo caótico y en crecimiento, La seguridad y la navegación  sólo podrán ser garantizadas por la aviónica del futuro.

Los metodos de navegacion se basan en el uso de equipos y sistemas en los que las ondas de radio y las tecnicas electronicas se utilizan para poner en una carta la posicion y la ruta de un navio.
La ayuda electrónica y la precision en la mayoria de los casos han incrementado la seguridad de la navegación suministrando información importante rapidamente en periodos de baja visibilidad. El navegante moderno hace hoy gran uso de estos dispositivos.
La radio proporciona al navegante información auxiliar, que incluye las señales horarias de radio, los informes meteorológicos, los anuncios de tormentas y los anuncios de navegación general con respecto a los riesgos de colisión que suponen aviones en trafico. La radio como ayuda a la navegación fue utilizada por primera vez a comienzos del siglo xx en barcos . los aviones fueron equipados en la decada de los treinta con instrumentos de comunicaciones para recibir la dirección de navegación desde la tierra y tomar la dirección a partir de los transmisores de superficie.

La ayuda en la navegación moderna consiste en indicar la dirección de radio utilizada en una de las siguientes formas  un avion toma la dirección a partir de transmisores instalados en el suelo y fija su posición relativa a dos o mas transmisores, o toma la dirección mediante estaciones terrestres en una trasmisión que desde un avion se correlaciona a un centro, lo que establece la pocision del aparato.

SISTEMAS DE NAVEGACIÓN AÉREA


Por cerca de 600 años, los humanos han estado desarrollando ingeniosos modos de navegación a destinos remotos. Una técnica fundamental  desarrollada por los antiguos polinesios y marinos es el uso  de la medida angular de las estrellas. Con el desarrollo de la radio, surgieron otras clases de ayudas a la navegación. Originalmente estos fueron transmisores emplazados en tierra, incluyendo radiofaros, VOR’s, Loran, y Omega. Con las tecnologías de los Satélites artificiales, formas de navegación más precisas eran posibles. Esto fue realizado en 1960 cuando el sistema de navegación por satélite de la marina de los EE.UU., conocido como “Transit”, llego a ser  el primer sistema de navegación mundial basado en satélites.  Con la experiencia adquirida a comienzos de 1970 se inicio el desarrollo de un sistema de navegación satelital superior a los ya desarrollados, este fue el Sistema de Posicionamiento Global (GPS).


Tipos de Sistemas de Navegación



Los Sistemas de Navegación por Radio emplazados en Tierra



Su  uso  se inicio en el año 1930 y en la actualidad es el sistema de navegación más empleado. Basan su funcionamiento en estaciones emplazadas en tierra que emiten señales de radiofrecuencia las cuales son captadas por sensores a bordo de las aeronaves, permitiendo que cada aeronave calcule su posición.
Estos sistemas también son denominados RadioAyudas de navegación y entre los mas empleados tenemos:

NDB (Non Directional Beacon)
ILS (Instrument Landing System)
VOR (VHF Omnidirectional Range)
DME (Distance Measuring Equipment)
TACAN(Tactical Air Navegation)

Los Sistemas de Navegación por Satélite



El primer sistema de navegación por satélite que operó en el mundo fue establecido por la marina de los Estados Unidos en 1959 y fue denominado Transit. Desde 1967 fue permitido su uso libre a la navegación civil. El usuario de este sistema pudo determinar su posición con unos pocos cientos de metros y requería que cada usuario conozca su altitud y datos de efemeris del satélite.

En 1973 un nuevo concepto fue desarrollado y fue la síntesis de los sistemas previos y los ya existentes, este nuevo sistema fue conocido como GPS y a la fecha es el principal sistema de navegación por satélite existente.
Los rusos por su parte lanzaron el sistema Tsikada que era un sistema de navegación similar al Transit, luego desarrollaron un sistema en forma paralela al sistema norteamericano y lo denominaron GLONASS.

Entre los sistemas de navegación por satélite que operan actualmente podemos mencionar:

GPS (Sistema de Posicionamiento Global)
GLONASS (Sistema Orbital de  Navegación por Satélite)

Los Sistemas Inerciales.



Los sistemas inerciales son usados en la navegación aérea de hoy ante la necesidad de suplir la falta de las ayudas de navegación convencionales. Una aplicación se da cuando las aeronaves sobrevuelan el océano y no disponen de cobertura terrestre de las radioayudas, por lo que navegan con sus propios medios autónomos (sistemas Inerciales). Aunque han evolucionado enormemente, aún son menos precisos que la navegación basada en ayudas terrestres, lo que obliga a que la separación entre los aviones sea muy amplia para evitar correr riesgos de colisión.

Limitaciones de los sistemas convencionales



Actualmente los sistemas de navegación convencionales presentan las siguientes limitaciones operacionales:

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Requisitos de Performance



Entre los requerimientos que la aviación exige a los sistemas de navegación de hoy podemos mencionar: La exactitud,  la disponibilidad, la integridad y la continuidad. Luego que un sistema de navegación cumpla con todos o parte de estos requerimientos  podrá ser categorizado como: medio único, medio primario, y medio suplementario.

A continuación se definirán estos requerimientos:
La exactitud significa el nivel de conformidad entre la posición estimada de una aeronave y su posición verdadera.
La disponibilidad es la proporción de tiempo durante el cual el sistema cumple con los requisitos de performance bajo ciertas condiciones.
La integridad es la función de un sistema que advierte a los usuarios de una manera oportuna cuando no debe ser usado dicho sistema.
La continuidad es la probabilidad que un sistema seguirá disponiéndose durante una fase determinada.

Medios de navegación: suplementario, principal y único


La OACI ha definido a los sistemas de navegación aérea como:

Medio suplementario.

- S continuidad. istema de navegación que debe utilizarse conjuntamente con un sistema certificado como medio único. Debe satisfacer los requisitos de exactitud y de integridad para una determinada operación o fase del vuelo, pero no es necesario satisfacer los requisitos de disponibilidad

Medio principal.-

Sistema de navegación aprobado para determinada operación o fase de vuelo que debe satisfacer los requisitos de exactitud y de integridad pero que no es necesario que satisfaga los requisitos de plena disponibilidad  y continuidad del servicio. Se mantiene la seguridad limitando los vuelos a períodos específicos de tiempo, y mediante restricciones reglamentarias apropiadas.

Medio único.-

Sistema de navegación para determinada operación o fase del vuelo que debe posibilitar satisfacer, en dicha operación o fase del vuelo, los cuatro requisitos de performance: exactitud, integridad, disponibilidad y continuidad de servicio indicados a continuación:

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En la actualidad los sistemas de navegación convencionales autorizados para su utilización como medio único son:

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El sistema GNSS se está desarrollando paso a paso para ser un medio único de navegación.

LOS PRINCIPALES MECANISMOS Y SISTEMAS ELCTRÓNICOS SE DESCRIBEN A CONTINUACIÓN:



RADIOFARO DIRECCIONAL



Los radiofaros direccionales y los df fueron la principal ayuda de la radionavegacion antes de la Iiguerra mundial. Operan en bajas frecuencias (200 a 415 kilohercios). Por lo que estan sujetos a desviaciones , por efecto de la noche, y otras anomalias.


RADIO ALTÍMETRO



Diseñado originalmente en 1937, el gee no se desarrollo hasta 1940, durante la II guerra mundial, cuando las estaciones construidas en gran bretaña proporcionaban ayuda segura a la navegación para el funcionamiento de los aviones en europa occidental.

VOR



Las iniciales vor hacen referencia a vhf omnidirectional range (radiofaro omnidireccional de muy alta frecuencia) que es un sistema de posicionamiento que se empezo a utilizar en usa en 1936, aunque no fue estandarizado hasta 1949.

ILS



(insrumental landing system) fue diseñado durante la Iiguerra mundial y fue aceptadopor la OACI  (organización internacional de aviación civil) en 1949. actualmente es el sistema que se esta empleandopara realizar las maniobras de aproximación y aterrizaje.
Al principio de los 80 se definio un periodo de transición de 15 años para pasar de ils a mls . este plan no se ha cumplido y se cree que ils seguira operativo durante mas tiempo . en 1994 habia mas de 1500 pistas con ils instalado , unas 40 de ellas en españa. Se calcula que habria entonces unas 200000 o mas receptores ils instalados en aviones. Actualmente se sigue empleando para las maniobras de aproximación y aterrizaje.

MLS



(microwave lading sistem) se creo para superar las limitaciones del sistema ILS. En 1967, la rtca de eeuu (comicin técnica aeronautica) creo un comité para definir las especificaciones operativas de un nuevo sistema universal de aproximación y aterrizaje.
En 1972 surgio el concepto de mls. La frecuencia de trabajo quedo fijada en 5 ghz (bandac). La oaciconvoco un concurso internacional solicitando posibles sistemas para implementar el mls. En1978es cuando finalmente se adopta el sistema trsb(time reference scaningbeam) , diseñado por un equipo ausraliano. Futuro del sistema mls.
Ya comentamos en el capitulo de ils que los planes en cuanto a la introducción del mls no se han cumlido en absoluto. Se puede decir que aun se encuentra en fase experimental.
Aunque los americanos y ausralianos estan muy interesados en una introducción rapida del mls (ellos concibieron el sistema), los europeos, por el contrario, prefieren retrasar su implantación para poder amortizar las inverciones que ya hicieron al introducir ils asi que, previsiblemente, ils continuara funcionando durante algunos años mas. Ya que mls esta demostrado que permitira alcanzar precisiones muy elevadas gracias a la gran cantidad de información que se puede transmitir desde tierra al avion.


RADIOGONIÓMETRO (D/F)



El radiogoniómetro es la primera ayuda a la navegación usada de forma general.
Si las direcciones de dos transmisores con localizaciones conocidass se pueden medir, es posible determinar la posición del receptor.

En su forma más simple, un moderno radiogonómetro consta de un receptor de radio convencional con una antena en la forma de una bobina de almbre llamada espira.
Esta antena de espira tiene marcadaas propiedades direccionales, si se monta hasta que los ejes de la espira apuntan directamente a una estaciónde radio, no recibirá señal alguna de la estación, si se monta hasta que el plano de la espira pase a través de la estación de radio, recibe una señal fuerte. En otras posiciones la señal es intermedia. Een la práctica, una estación conocida es sintonizada, y entoces la espira se gira hasta que ninguna señal sea oida, esta posicion se denomina auricular nulo. Los ejes de la espira deben entonces apuntar directamente hacia  (y lejos de ) la estación, esta dirección se tarza por el navegante como una línea de posición.


RADIOFARO DIRECCIONAL



Un radiofaro direccional consta de dos pares de antenas de transmisión en código morse, una transmisión de la letra A (punto raya), y la otra transmisión de la letra N (raya punto). El tiempode las dos letras es tal que el espacio entre ellas solo iguala al tiempo de un punto. Las formas se entrelazan así hasta que si ambas son oídas a la vez, el sonido es continuo.
La forma de transmisión desde cada par de antenas es direccional, y se proyecta dentro de dos cuadrantes opuestos, cada uno de los cuales cubre 90 grados. Un avión en uno de los cuadrantes oirá solo una letra única, o A o N, sin embargo, si esta en la línea de separación entre los dos cuadrantes, el navegante oira el tono continuo, que se llamara señal en curso. Esta línea de separación se llama haz, y suele estar sobre los 3° de ancho.
Directamente sobre el alcance hay un área donde no se oye ninguna señal. Esta área se denomina cono de silencio y es pequeña en altitudes bajas, pero su tamaño se incrementa en altitudes más elevadas.

RADIO BALIZAS



Una baliza es una estación de radio equipada con una antena no direccional, se usa principalmente para dar dirección por radio.
Las balizas de poce potencia se denominan localizadores y se utilizan en conjunción con las brújulas de radio.

RADIOFARO OMNIDIRECCIONAL ( MOR oVOR).


El radiofaro omnidireccionales , de hecho, un radiofaro direccional con un número infinito de ondas ( o en la práctica, 360).

Las estaciones de radiofaro omnidireccional operan en VHF y LF, el radiofaro omnidireccional en VHF se denomona VOR, la designaci´n del radiofaro omnidireccional de baja frecuenci, originalmente LOR, se cambió a MOR para evitar la confusión con loran. VOR se utiliza en distancias superiores a los 160 kilómetros.

La estación de radiofaro omnidireccional tiene cuatro antenas mas una antena central. La antena central transmite una señal de referencia coontinua, las otras emiten una señal variable que gira por un radiogoniómetro a 1.800 rpm. Cuando la señal rotatoria apunta hacia el norte, está en fase con la señal de referencia, todas las otras veces queda fuera de fase con la señal de refencia por una cntidad en la que depende su dirección.

El receptor, al medir esta diferencia de fase, puede detreminar su rumbo desde la estación. En la práctica, el receptor radiofaro omnidireccional tiene tres diales, uno de los cuales se colocca manualmente para cualquier curso deseado, el segundo dice si el avión está a la izquierda o a la derecha del curso, mientras que el tercero resuelve la ambigüedad de 180° al indicar desde o hacia.
El radiofaro omnidireccional se utiliza para realizar aproximaciones por radio al determinar una línea de posición.


ACERCAMIENTO CONTROLADO DESDE TIERRA (CGA)


Sistema de aproximación instrumental que consta de un equipo de radar por microondas de muy alta precisión que da la posición de un avión en distancia, azimut y elevación.
El funcionamiento especializado de este sistema en el avión y sobre el suelo permite aterrizajesde emergencia en condiciones de visibilidad casi nulas.
El GCA utiliza dos clases de campos de acción radar. Uno localiza los planos a una distancia considerable, desde 15 a 25 kilómetros.

El controlador que usa esta clase de campo de acción mantiene las comunicaciones con los aviones que esperan aterrizar, los ordena (es decir, asigna cada uno a una altitud separada en la cual puedan dar vueltas sin peligrode colisión), y los acerca mediante una forma de aproximación general hasta que están en el trayecto final de la aproximación. En esta fase el controlador de aproximación final, que usa campos de acción de precisón, toma el control.
Este contolador también emite instrucciones verbalesrelativas sobre todo a la altittud y la desviación lateral desde la ruta de planeo deseada, que guía l piloto hasta el final del trayecto.

El NDB



(Non -Directional beacons) o “Faro no Direccional”, es el sistema de navegación más antiguo en la aviación, pero aún hoy en día es uno de los más necesrios.
Opera en uno rango de frecuencia de 190 - 400 Hhz. Y su señal es transmitida en todas las direcciones. El equipo receptor a bordo se llama ADF ( automatic Direction Finder ) o ” Localizador automático de dirección”. Así comno la brújula nos señala siempre el norte magnético, la aguja del ADF nos señalara siempre la dirección de la estación NDB que hayamos sintonizado. En este caso debemos girar nuestro avión hasta ubicar esta aguja hacia delante.

CORRECCIONES CON NAVEGACIÓN ADF/NDB.



Estos instrumentos, al ser NO direccionales, estarán marcando siempre hacia donde se encuenrtra la estación NDB pero no indica si hay un desplazamiento con respecto al curso que se lleva a consecuencia, por ej de los vientos.
El VOR al ser direccional vuela sobre un radial determinado, además el VOR funciona con el piloto automático, cuando el ADF normalmente no lo hace.
Para solucionar este problema cuando se vuela on ADF/NDB existen varias sooluciones. En los casos donde se vuelo con vientos es necesario hacer allgunas correccionas. En muchos aeropuertos donde no se dispone de un sistema de aterrizaje por instrumentosse pueden encontrar estaciones NDB en las cabeceras de la pista a los fines de poder ubicar correctamente las mismas. Uno de los instrumentos más precisos y completos para la navegación IFR es el VOR (Vhf Omnidirectinal Range). El mismo funciona por un sistema de 360 radiales que se emiten desde una estación VOR. Dichas estaciones funcionan en un rango que va desde los 108.00 hasta los 117.90 Mhz. Para seleccionar una estación vor en el panel de instrumentos, se debe hacerlo la casilla NAV (navegación). El principio de funcionamiento de este sistema se basa en la determinación de un radial de situación respecto a un sistema de referencia ligado a la estación terrena con que el avión mantiene contacto.

TACAN



El TACAN fue básicamente desarrollado para satisfacer necesidades de la militar, unico usuario que en la actualidad emplea las dos funciones del sistema. La aviación civil hace uso unicamente de la funcion distancia del tacan, con el nombre de equipo radiotelemetrico de uhf (dme), o equipo medidor de distancia en la terminología habitual, haciendose referencia al mismo en el nexo 10 de la OACI unicamente en este concepto de dme, si bien sus especificaciones son exactamente las de la funcion distancia del tacan.
Las siglas TACAN significan “Tactical Air Navigation”, y este es un tipo de ayudaa la navegación de uso militar.
La información que proporciona al piloto es la de azimut y la distancia  con respecto a la instalación de tierra, dando pues, en cada instante, la posición del avión.
El equipo de tierra esta constituido por un receptor- transmisor y una antena giratoria para la transmisión de información de marcaciones magnéticas y la distancia. La distancia la recibe el piloto a trabes de su equipo radio telemétrico (DME).
El TACAN trabaja en UHF y puede ser sintonizado en uno de los 126 canales que le han sido asignados a este tipo de radioayuda. Los canales van espaciados 0.5 Mhz.
La identificación de las estaciones TACAN es auditiva, en código MORSE, y esta compuesta por tres letras que se repiten una vez cada 30 segundos.
La cobertura del equipo es similar a la del VOR y su exactitud puede calibrarse en +- 1°-
El cono de silencio en los TACAN es muy grande, del orden de 13 o 15 NM a 40.000. por ello, y para evitar errores, únicamente se considera pasada la estación, cuando el equipo DME indique un incremento de distancia.
Los indicadores de abordo que usa el equipo TACAN, son los mismos que los utilizados para el VOR.

VOR



Como el propio nombre lo indica, este sistema utiliza señales de radiofrecuencia para obtener el ángulo radial respecto del norte magnético en que se encuentra el avión, siempre haciendo referencia a la posición de la estación terrestre con la que el avión permanece en contacto.
Para poder obtener el radial de situación de buscado, los sistemas del avión deben comparar las fases de dos señales enviadas por la estación terrestre: una señal de referencia y otra desfasada en una cantidad igual al radial buscado respecto a la señal de referencia.
Es un sistema de navegación de corto y medio alcance en VHF y libre de estáticos.
Actualmente, es el sistema más empleado en todo el mundo para la navegación, basándose en un importante y cada vez más extensa red de aerovías. Constituye, por otra parte, una ayuda para las aproximidades instrumentales, aunque sean de no precisión.
Los sistemas VOR constan de una instalación en tierra, emisor y antena y una instalación a bordo de la aeronave, compuesta por una antena, un receptor, un servoamplificador y un indicador.


EQUIPO DE TIERRA. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO


La operación de un equipo VOR de tierra esta basada en la diferencia de fase entre dos señales que emite: una de referencia y otra variable. La fase de referencia, de 30 hz. es omnidireccional, es decir, se transmite desde la estación en forma circular, permaneciendo constante en todos los sentidos. Esta señal de referencia modula en frecuencia a una onda subportadora de 9.960 hz. , la cual modula a su vez en amplitud a la portadora.
La fase  variable, también de 30 hz. , modula en amplitud a la onda portadora y se transmite a trabes de una antena direccional que gira a una velocidad de 1.800 rpm.
El VOR emite un numero infinito de haces que pueden verse desde la estación, como si fuera los radios de una rueda. Estos haces son conocidos como radiales y se identifican por su marcación magnética de salida de estación.
Los radiales de un VOR son infinitos, pero el equipo de abordo es capaz de diferenciar 360 de ellos.
En una estación de VOR, un sistema de monitores y dos transmisores, aseguran un servicio continuo de funcionamiento. Si la señal del equipo se interrumpe por cualquier causa , o varían sus fases, el sistema de monitores desconecta el equipo defectuoso, conectando a su    vez un transmisor auxiliar y excitando una alarma en el panel de control que indica un fallo en el sistema. El equipo transmisor trabaja en VHF en la banda de 112 Mhz a 118 Mhz, en frecuencia que termina en décimas pares o impares, y centésimas impares. Se podrán usar frecuencias comprendidas entre 108 y 112 mhz cuando:

- Se usen en VOR de cobertura limitada únicamente
- No se usen solo frecuencias que terminen bien en décimas pares o centésimas
impares de Mhz
- No se utilicen estas frecuencias para el sistema ILS
- No ocasionen interferencias al ILS

Las distintas estaciones de VOR se clasifican por su altitud y distancia libre de interferencias a la que pueden recibir. Existen dos criterios sobre el
particular: el americano y el de OACI.

La clasificación americana de la F.A.A es la siguiente:

- T-VOR. VOR : terminal o de recalada
- L-VOR.VOR: de baja altitud
- M-VOR.VOR: de medio alcance
- H-VOR.VOR: de gran altitud

Los alcances de los distintos tipos de VOR  no deben confundirse con una mayor o
menor potencia de emisión de las estaciones de tierra, pues ésta es prácticamente la misma para todos, situándose alrededor  de los 200 w.

EQUIPO DE ABORDO



Cuatro son los componentes del equipo de a bordo del sistema VOR.

Estos son:
- ANTENA
- RECEPTOR
- SERVOAMPLIFICADOR
- INDICADOR

ANTENA:

cabe destacar su forma en “V”, su ubicación es siempre en el estabilizador vertical de cola o en la parte superior del fuselaje. Su misión consiste en recibir las líneas de flujo electromagnético emitidas por la estación de tierra y transmitirlas al receptor.

RECEPTOR:

la función del receptor consiste en interpretar o medir, con ayuda de los indicadores, la diferencia de fase entre las dos señales, la e referencia y la variable, emitidas por el equipo de tierra

SERVOAMPLIFICADOR:

la energía electromagnética llega desde el emisor de tierra hasta la antena de a bordo. Desde allí es enviada al receptor, donde es convertida en impulsos eléctricos. Estos impulsos no bastaran para producir las deflexiones necesarias en indicador de VOR, por lo que se tienen que ser tratados por un servoamplificador. Una vez amplificados los impulsos ya pueden ser transmitidos al indicador.

INDICADOR:

la función única de indicador del VOR, es mostrar al piloto su situación con respecto a la estación de tierra en cualquier momento. La información es clara y precisa y da, constantemente indicaciones de mando, o de que debe hacer el piloto, para mantener a la aeronave sobre una ruta determinada.

SELECCIÓN DE LA ESTACIÓN VOR



En el panel de instrumentos la brújula del VOR posee una aguja denominada CDI (Course Desviation Idicator o “indicador de desviación de curso) esta se moverá hacia la izquierda o hacia la derecha de acuerdo a como este posicionado el avión con respecto al RADIAL. Además tendremos un marcador que nos dirá TO o FROM ( en muchos casos es un tríangulo apuntando hacia delante o hacia atrás) conformae si la estación VOR se encuentra delante o detrás del avión. Para seber en que radial estamos exactamente se debe girar el OBS (Omni Bearing Selector) o “selector de orientación”, hasta que la aguja del CDI se centre exactamente en el centro del compás y el marcador TO/FROM se encuentre en TO. Cabe remardcar que el dial del OBS se puede encontrar en el mismo VOR  on el display del piloto automático “COURSE”. Entoces poderemos observar en el OBS en que RADIAL de ese VOR estamos ubicados. Para ir hacia esa staión tendremos que girar nuestro avión hacia el curso que nos indique el OBS.
Dado que a aerovías son generadas en su mayoría por radiales de VOR, para volar sobre ellas debemos interceptar uno de estos radiales.

CARACTERÍSTICAS DE LA SEÑAL TRANSMITIDA.



- Frecuencia: entre 112 y 118 Mhz.( de 108 a 112 Mhz para usos especiales).
- Polarización horizontal.
- Propagación muy rectilínea.
- Separación de al menos 50 Khz entre canales adyacentes (estaciones VOR cercanas) para evitar interferencias.
- Identificador únco de cada estación VOR.

ESTRUCTURA DE LA SEÑAL TRANSMITIDA.


- Compuesta de 2 señales de navegación, 1 señal de auio y una señal de identificación ( que se transmite en MORSE dos veces por minuto).
- Se transmiten 2 cuadros cruzados, formando uno omnidireccional, de manera quye se genera un diagrama en forma de cardioide que gira a 30 rps, a través del cual se emite la portadora.
- El giro de la cardioide modula an AM a la portadora transmitida.
- Se transmite una subportadora a 9960 HZ de la portadora principal, que es modulada por la señal de referencia ( que es una señal sinusoidal a 30 Hz.). Esta subportadora también modula en AM a la portadora principal.
- Existe una sincronización de forma que la fase de la señal de referencia es 0 cuando el pico de la cardioide apunta hacia el Este.
- Se emite una canal vocal a 1020 HZ de la portadora principal.

EQUIPO VOR EN EL AVIÓN


Antenas: aunque antes se utilizaban antenas de cuerno ahora se utilizan antenas de parche situadas sobre el avión, que son más aerodinámicas.
El equipo que se encarga de la recepción, amplificación y demodulación de la señal, separando además las diferntes componentes.

EQUIPO VOR EN LA ESTACION TERRESTRE.



Se dispone de un generador de portadora principal y de señales moduuladores, un equipo de modulación y un sistema radiante (de unos 2000 W de potencia), estando todo ello coordinado con un euqipo auxiliar de mando y control de la instalación.

SISTEMA VORTAC


El VORTAC es una radioayuda que combina las funciones del VOR y de los TACAN, y transmite información en azimut en VHF y UHF y de distancia en UHF. De esta manera tanto las aeronaves equipadas con VOR, DME, TACAN, recibirán información de azimut y distancia al VORTAC.

SISTEMA LORAN



El long range navigation, LORAN es un sistema de navegación hiperbólica radioeléctrico e largo alcance, que opera en baja y media frecuencia.
Este equipo proporciona información de posición midiendo la diferencia de tiempo en microsegundos, entre la llegada de dos señales de radio desde dos estaciones transmisoras de tierra.
Para navegar con el sistema LORAN es necesario sintonizar dos grupos de estaciones en tierra. Cada uno de ellos esta constituido por dos equipos emisores que reciben el nombre de estación primaria y estación secundaria.
Lógicamente, cada grupo de estaciones LORAN emitirá en frecuencias distintas. Centrándose el estudio en uno de los grupos transmisores, el proceso seguido es el siguiente:
La estación principal del grupo LORAN emite ondas electromagnéticas de radio que son captadas por el avión y por la estación secundaria, la cual envía sus propias señales hacia la aeronave.
Las señales que lanza la estación  principal llegan al equipo de abordo antes que las de la estación secundaria, con una diferencia de tiempo tal, que dependerá de la posición del avión. El receptor LORAN analizara la diferencia de tiempo entre las dos señales.
Esa diferencia de tiempo determinara una línea sé situación que debido a la posición  relativa de las estaciones principal y secundaria, y al recorrido que deba efectuar las ondas hasta llega al avión, tendrá la forma e una hipérbola.
La aeronave puede estar situada en cualquier punto de la hipérbola. Pues en cada uno de sus puntos, la diferencia de tiempo en la llegada de las señales de las estaciones  LORAN, es constante.
Para conocer exactamente la posición del avión sobre la hipérbola será necesario sintonizar otro grupo LORAN para llevar a cabo el mismo procedimiento. Una vez hallada la nueva diferencia de tiempos, sobre la carta de navegación, podrá buscarse otra línea hiperbólica, correspondiente al grupo últimamente sintonizado, que este de acuerdo con la diferencia de tiempos determinada por el receptor de a bordo.
El equipo LORAN consiste en una receptor de baja y media frecuencia y una pantalla de rayos catódicos en la cual aparecen  una serie de líneas producidas por la recepción en el avión de las ondas lanzadas desde tierra. Con una plantilla especial se mide la diferencia de tiempos ente las señales representadas en la pantalla.

SISTEMA ADF



Uno de los sistemas de radio navegación mas antiguos es el ADF ( automatic direction  finder {}_ 0.) por el  nombre de su equipo en tierra NDB. Su funcionamiento se basa en la determinación de la dirección de llegada de las ondas de radio emitidas desde el radio faro ubicado en tierra NDB.
El concepto básico de radio compás es el de un indicador en el instrumento de cabina que apunta  hacia la estación  y muestra así la posición de su moro con las estación. Esta relación se conoce como marcación relativa independientemente del rumbo del avión, la aguja indicadora mostrara la marcación relativa. El indicador del VOR estará centrado cuando el avión se encuentre sobre el radial seleccionado , pero independientemente del rumbo. La aguja del ADF estará en el centro solamente cuando la estación este justo enfrente del morro del avión . de esta forma, lo fundamental de esta radio ayuda es que proporciona información sobre la dirección en que se encuentra la estación .
El ADF constituye un apoyo a la navegación de sistemas que operan en VHF , y por lo tanto podrá usarse cuando este tipo de navegación basada en onda de alcance visual no es posible. El radio compás al trabajar en las bandas LF y M F recibe las señales emitidas por los NDB en ondas de tierra.
Este equipo se usa para la identificación de posición , para recibir comunicaciones en baja y media frecuencia , seguimiento de las rutas magnéticas y como procedimiento de aproximación instrumental de no precisión .
La composición del equipo consta de dos partes bien definidas:

- Equipo de tierra: NDB
- Equipo de abordo: ADF

El equipo de tierra es un transmisor convencional MF que funciona a una
frecuencia en la banda de 200 KHZ a 500 KHZ , que emite una portadora
interrumpida modulada en intervalos regulares por un tono que da el indicativo
de la radiobaliza en el código de MORSE.


El equipo de abordo consta de 4 componentes



- Sistemas de antenas
- Receptor
- Servoamplificdor
- Indicador

ANTENAS:

las antenas típicas varían desde antenas  en “T” de 25 m de altura y 50 m de longitud para radiofaros de largo alcance , a torres de 10 m aisladas  de tierra y antenas “whip” que varían de 10 a 20 m de longitud.
Los parámetros que afectan el rendimiento de un sistema de antenas cortas es el sistema de puesta a tierra. Las antenas cortas presentan una resistencia a la radiación extremadamente baja.
La resistencia de tierra depende de la extensión del sistema de puesta a tierra , la naturaleza y humedad del suelo.
La antena de sentido consiste en despejar el error de ambigüedad que tiene la antena loop.
Esta antena puede instalarse tanto en el interior como en el exterior de la aeronave.
Si va colocado en el exterior, dicha antena va desde un aislante en la cabina hasta el estabilizador vertical de cola.
Cuando las señales de la antena loop y la antena de sentido se suman, resulta que una de las posiciones de nulo de la primera desaparece. Queda pues, solo una posición nulo que indicara el sentido de la estación emisora. Se ha logrado con esta suma la determinación  de la dirección y el sentido en el que se encuentra la estación de tierra.

RECEPTOR:

es el equipo capaz de transformar la energía electromagnética recibida , en energía eléctrica , cuya amplitud esta en función de la posición relativa de la antena receptora respecto de la trayectoria de propagación del campo electromagnético procedente del transmisor de tierra que va instalado en uno de los paneles de la cabina y debe ser de fácil acceso.


SERVOAMPLIFICADOR:

consiste en un amplificador de impulsos eléctricos que le llegan y transmitirlos a los indicadores. De esta manera, la aguja indicadora ya es sensible a las señales eléctricas que recibe.

INDICADORES:

existen dos tipos de indicadores de radiocompás : el de carta fija y el de carta móvil o RMI . Ambos son accionados por el mecanismo transmisor y muestran la posición angular de la antena loop en relación con el eje longitudinal del avión .
El indicador de carta fija es una rosa graduada en 360° con señales para las divisiones de 5 y 10°.
Los rumbos cuadrantes se representan por el símbolo del punto cardinal. El índice de 90°  vendrá señalado por la lectura correspondiente a 180 por la letra S , el de 270 por la letra W y el de 360 por la letra N

DME



DME significa Distance Measuring Equipment o “Equipo Medidor de Distancia”. Este quipo es autónomo pero trabaja generalmente asociado a una estación VOR e indica en el display del equipo DME la distancia que hay desde el avión hasta la estación VOR e indica en el display del equipo DME la distancia que hay desde el avión hasta la estación VOR que se halla seleccionada (medida en Mn).
Se trabaja en banda C (960 - 1215 Mhz.) y se utilizan 252 canales de 1 Mhz., comprendidos entre los 961 y los 1213 Mhz. El avión emplea los 126 canales centrales ( desde 1024 hasta 1150 Mhz.) y el radiofaro DME utiliza el resto, cumpliéndose siempre que el canal de interrogación del avión y el de la estación terrestre están separados por 63 Mhz, con la idea de simplificar la circuitería necesaria.
La señal transmitida consta de 2 pulsos de 3.5 s, separados por un intervalo de 12 0 36 s según su uso sea militar o civil. En recepción se suman ambos pulsos, de forma que se mejora la relación señal a ruido.
El modo de funcionamiento es bastante simple. Una vez recibidos los 2 pulsos enviados por el avión, se espera un tiempo de 50 s antes de responder. El avión calcula el tiempo que ha tardado en recibir la respueta, obteniendo a partir de éste la distancia.

ILS



El ILS (Intrument Landing Sistem o “sistema de aterrizajes por instrumentos) es el más preciso sistema de aproximación actualmente usado. Un ILS basicamente incluye un localizador (localizer), aguja vertical que determina la alineación derecha - izquierda en relación con la pista, y un Glide Slope o “senda de descenso”, aguja horizontal que define el ángulo de descenso.
El ILS también incluye marcadores ( Generalmente tres: Marcador Externo (O); Marcador Medio (M); Marcador Iterno (I)) que define punts específicos a lo largo de la aproximación final hacia la pista. El ILS opera en un rango de 108.00 hasta 112.00 Mhz, y utiliza para su función generalmente el instrumental del VOR.

ESTRUCTURA DEL ILS.



El ILS está formado por  tres subsistemas independientes:

Localizador
Senda de planeo
Balizas marcadoras

LA SENDA DE PLANEO



Su objetivo es producir en el espacio un plano perpendicular al de acercamiento con una inclinación aproximada de 2.5°. Este es el plano de descenso, la base para generar este plano de descenso es generar una onda electromagnética de tal forma que por la parte superior de ese plano se reciba una portadora UHF modulada en AM por un tono de 90 Hz y por la parte inferior reciba esa portadora pero modiulada con un tono de 90 Hz.cuando el avión se encuentre en el plano de descenso detectará con la misma intensidad ambos tonos.
La senda de planeo consta de dos (o tres en algunas ocaciones) antenas, que son dipolos horizontales. La antena inferior estará alimentada por una señal CSBSBO. La señal que recibiría un recepto colocado a un cierto ángulo de elevación respecto de la estación es una señal proporcional a la suma de las señales procedentes dela antena inferior y de la antena superior. Hemos de decir que la senda de planeo es menos precisa que el localizador. Hay que tener cuidado también en la senda de planeo con llos falsos ejes que pueden surgir en ceros sucesivos. Se distinguen por tener una mayor inclinación. El tercer cero es muy peligroso y puede confundir al piloto tomando un plano de desceso equivocado.
La forma de eliminar ese tercer cero es diseñando la altura de la antena inferior de manera que presnte un nulo en esa elevación.
Para acabar hemos de mencionar la antena modificadora. Esta tercera antena se añade en algunos casos para compensar el hecho de quue la trayectoria obtenida con el sistema comentado sea una hipérbola que no llega hasta el suelo. Esto se produce cuando el equipo de la senda de planeo no puede estar situado en el eje de la pista. Con la antena modifcadora se emite una señal que modifica los diagramas de descenso. Suele colocarse próxima a la antena superior.

LAS BALIZAS MARCADORAS.



Marcan el paso de la aeronave por encima de ellas. Están constituídas por unos pequeños transmisores, los cuales transmiten la señal por un sistema de antenas que forman un diagrama de radiación en forma de abanico
Puede haber dos o tres balizas marcadoras:

Dos son obligatorias:



OM (Outer Marker) a 8 Km del inicio de la pista y MM (Midlle Marker) a 1 Km de la pista.

Una es optativa:



IM ( Inner Marker) a 300 m del inicio de la pista.

Conforme un avión va pasando por encima de estas balizas se encienden en la cabina del piloto una sluces de color púrpura (OM), ámbar (MM) y blanco (IM).

EL EQUIPO EMBARCADO.



El equipo embarcado comprende las antenas, los receptores de VHF ( localizador) y UHF ( senda de planeo) convencionales y detectores diferenciales . en cuanto a la información que el piloto recibe en cabina este se presenta en un instrumento de agujas cruzzada, de tal manera que cuando estas están perpendiculares es que el avión se encuentra en la trayectoria adecuada de aproximación


SISTEMA INERCIAL (INS)



Este es un sistema de navegación autónomo que se basa su funcionamiento en las fuerzas de inercia, dando constantemente información de posición del avión y parámetros tales como TAS , rumbo, deriva y velocidad del viento entre otros. Todo el proceso se realiza a trabes de una plataforma inercial sensible a los movimientos del avión con respecto a la superficie terrestre . esta plataforma , o unidad de referencia inercial , envía información a un computador que la presenta en los instrumentos de navegación.

Los elementos básicos son:

1.    unidad de navegación (INU)


la navegación e información de actitud del avión se lleva a cabo por medio del NU , que a su vez puede subdividirse en :

- unidad de referencia inercial
- unidad electrónica de referencia inercial
- unidad computadora electrónica

2.    unidad selectora de modos (MSU)


el modo de operación del sistema inercial , se selecta a traves del MSU.


3.    unidad de control (CDU)


la unidad de control esta compuesta por un teclado,  visor digital y un selector de información que proporciona datos como alineación , navegación , sistema operacional; etc

4.    unidad de baterías(IBU)


alimentan al sistema en caso de fallo de las fuentes primarias de energía.

GPS



En 1983 como resultado del trágico desastre, en que el vuelo 707 de la aerolínea coreana fue destruido por penetrar en territorio restringido, los Estados Unidos ofrecieron el uso del Sistema GPS sin cargo a la comunidad mundial para que puedan navegar con más precisión.
El Sistema GPS se ha convertido en algo indispensable para la aviación civil alrededor del mundo. La exactitud del sistema permitió que se acomodaran más vuelos en cada ruta, ahorrarán combustible gracias a vuelos más directos y aproximaciones más eficientes.  Además mejoró el grado de seguridad en los vuelos.
A pesar de que el sistema GPS añadió estos importante beneficios aún no se considera por sí solo una solución final para la navegación de aeronaves. Algunos procedimientos de vuelo en las cercanías de los aeropuertos aún requieren instrumentos de navegación adicionales.
El GPS sólo no cumple con los requisitos de exactitud, disponibilidad, continuidad e integridad para ser un medio único o principal de navegación aérea en cada fase del vuelo; por lo tanto, para mejorar y cumplir con dichos requisitos se ha desarrollado sistemas de aumentación GPS (de área amplia y de área local).

BENEFICIOS DEL ACTUAL SISTEMA GPS



El GPS actual ofrece cuatro capacidades de enorme importancia con relación a la navegación convencional:
La capacidad de volar económicamente y con precisión desde cualquier punto sobre la tierra a cualquier otro punto;
Un conocimiento preciso y continuo de la posición de la aeronave;
Una confiabilidad operacional de casi 100%;
La capacidad de implantar aproximaciones de no-precisión en cualquier aeropuerto del mundo, siempre y cuando los criterios de diseño lo permitan, sin ningún equipo terrestre.
Debido a esto se vienen utilizando receptores GPS para navegar en más de 90% de los vuelos de aviación general realizados en algunos Estados de las regiones CAR/SAM. Se están utilizando receptores GPS también en las aeronaves  comerciales y militares.
Se pueden categorizar los beneficios del GPS actual en beneficios de seguridad y beneficios operacionales. Esta información está resumida en el Cuadro 4.2.

BENEFICIOS DE SEGURIDAD



El GPS actual incrementa la seguridad del vuelo de la siguiente manera:
- Provee un conocimiento preciso y continuo de la posición de la aeronave;
- Permite una navegación más exacta en ruta y durante las aproximaciones de no-precisión, reduciendo así desvíos no autorizados que podrían crear conflictos con otras aeronaves y con obstáculos;
- Ciertos equipos de aviónica GPS disponibles actualmente proporcionan indicaciones al piloto que son idéntico a los de un ILS, incrementando así el control de la aeronave y reduciendo el potencial del vuelo controlado. Estos equipos crean un “pseudo glide-slope” que puede inclusive ser navegado por el piloto automático. Aunque las indicaciones con estos equipos se parecen a las de un ILS los mínimos aplicables son los de aproximaciones de no-precisión.

BENEFICIOS OPERACIONALES



El GPS actual ofrece los siguientes beneficios operacionales:


Un incremento en la eficiencia del vuelo


La implantación de rutas GNSS más cortas permite que se cargue menos combustible y más pasajeros.
Se pueden optimizar las rutas y aproximaciones de no-precisión y navegarlas con mayor precisión, reduciendo así los minutos de vuelo y los costos variables (combustible, mantenimiento y otros).
Donde el terreno es un factor, la disponibilidad de navegación precisa podría reducir el ángulo de ascenso, incrementando así la carga máxima disponible.
Se pueden desarrollar aproximaciones de no-precisión para cualquier aeropuerto, utilizando criterios aprobados, sin la necesidad de equipo terrestre.
Las aproximaciones GPS de no-precisión ofrecen, en muchos casos, mínimos más favorables que una aproximación de no-precisión convencional a la misma pista.

Un incremento en la confiabilidad del vuelo


Previo al despegue se puede confirmar concretamente que la navegación GPS estará disponible a lo largo de la ruta.
El GPS está operativo casi 100% del tiempo, lo cual eliminará casi en su totalidad los atrasos y las cancelaciones debidas actualmente a la inoperatividad de los equipos terrestres.

Un incremento en la flexibilidad del vuelo



Se podría ofrecer servicio a nuevos destinos donde actualmente no es factible por requerir rutas demasiado largas y/o por falta de procedimientos de aproximación por instrumentos.
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SISTEMAS DE REFERENCIA DEL GPS
EL SISTEMA GEODESICO MUNDIAL WGS-84



Actualmente se utilizan en el mundo más de 100 sistemas de referencia geodésicas, o datums, para elaborar cartas topográficas y cartas aeronáuticas. La posición de un punto de viraje, obstáculos o una cabecera puede variar en más de 2,000 metros según el datum que se utilice para desarrollar las coordenadas de estos puntos.
En los sistemas de navegación convencionales (INS, IRS, MLS, ILS, VOR, NDB), no influye de manera significativa el datum que se utiliza debido que se definen las derrotas (radiales) hacia o desde la estación o sistema de antenas y porque no figuran (o no es significativa) ningún datum ni coordenadas.
Normalmente no presenta ningún riesgo el uso del GPS para navegación en rutas existentes. El avión que utiliza GPS volará algo desplazado del centro de la ruta, pero estas variaciones no son significativas con las rutas actuales.
Por otra parte, estas variaciones por sistema de coordenadas son sumamente importantes cuando se utiliza el GPS para aproximaciones, ya sean de precisión o de no-precisión, y para navegar rutas que incorporan una separación lateral reducida entre aeronaves (sistemas de navegación de área - RNAV) y de performance requerida de navegación (RNP).
Por consiguiente, estas discrepancias ya no podrán tolerarse y exigirán la introducción de un sistema común de referencia geodésica en la aviación civil mundial.
La OACI ha estipulado en el Anexo 15, párrafo 3.4.4.1: “A partir de la fecha de aplicación del 1 de enero de 1998, las coordenadas geográficas publicadas que indiquen la latitud y la longitud se expresarán en función de la referencia geodésica del Sistema Geodésico Mundial - 1984 (WGS-84).
Todas las rutas y los procedimientos GPS deberán ser basados en puntos de viraje con el sistema WGS-84 puesto que las indicaciones proporcionadas al piloto por la aviónica GPS están basadas en este datum.
Para la mayoría de los Estados, no ha sido factible utilizar software para transformar coordenadas y elevaciones del datum vigente a WGS-84 por las siguientes razones:
La precisión de las coordenadas/elevaciones existentes es desconocida o insuficiente;
Con algunos datum, la  transformación no es muy precisa;
En algunos casos se han desarrollado varios levantamientos aeroportuarios a través de los años, y no todos fueron ejecutados con referencia al datum principal del país;
En algunos casos no se ha desarrollado un levantamiento aeroportuario desde hace muchos años, y es posible que hayan sido instalados edificios o torres que afectarían el diseño procedimientos nuevos
El software de transformación fue desarrollado únicamente para transformaciones crudas, para ser usados posteriormente para la fase en ruta; nunca se contempló usarlos para el área terminal ni para aproximaciones.
Consecuentemente, para la mayoría de Estados el mandato del Anexo 15 requerirá que se realice un nuevo levantamiento geodésico del aeropuerto y los obstáculos. Este levantamiento deberá realizarse de acuerdo con el Documento a las recomendaciones OACI o FAA.

ESCALA DE TIEMPO GPS


El GPS tiene su propia escala de tiempo con el origen el 6 de enero de 1980. Este punto de tiempo esta sincronizado con el tiempo del sistema universal UTC. Las diferencias de los tiempos GPS y UTC no exceden el microsegundo por periodos de gran tiempo.

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SISTEMA OMEGA



Este es un sistema radioeléctrico de navegación englobado en el area de navegación y que por consiguiente disfruta de sus ventajas. aunque NO ES UN SISTEMA autónomo como en INS , sus caracteres operacionales son muy parecidos. El equipo de abordo esta constituido por las antenas  ,la calculadora de navegación y los indicadores, siendo estos dos últimos componentes similares a los usados por el sistema inercial.
El equipo de tierra consta de una red de 8 estaciones transmisoras distribuidas de tal manera que puedan proporcionar una señal de cobertura mundial. Estas estaciones transmiten un señal de fase estable en la banda de VLF, a causa de la baja frecuencia de la emisión , las señales tienen un alcance de miles de millas. Las ocho estaciones están situadas en Noruega, Liberia, Hawai, Dakota del norte (USA), isla de la reunión, Argentina , Australia y Japón. Cada estación transmite en cuatro frecuencias básicas de navegación consecutivamente: 10.2KHZ, 11.3Khz y 13.6 Khz. esta transmisión en cuatro frecuencias previene la interferencia de señales entre las estaciones, y esta programada de tal modo que durante cada intervalo en la transmisión de una estación , solo otras tres están emitiendo cada una en distinta frecuencia. Con ocho estaciones transmisoras y con 0.2 seg. De intervalo entre cada transmisión , el ciclo completo se efectúa cada 10 seg. Independientemente de las cuatro frecuencias básicas comunes a todas las estaciones, cada una de ellas tiene su propia frecuencia y son las siguientes:

A.     Noruega       12.1
B.    Liberia          12.0
C.    Hawai           11.8
D.    Dakota          13.1
E.    La Reunión   12.3
F.    Argentina      12.9
G.    Australia
H.    Japón             12.8

La estación G australiana no tiene asignada por el momento ninguna frecuencia propia debido a su reciente instalación , y actualmente esta en periodo de pruebas.

USO OPERACIONAL DEL OMEGA


la red omega de estaciones proporciona señales para la navegación con una exactitud de +- 2 NM dependiendo del grado de sensibilidad del equipo receptor - procesador de a bordo ( computadora de navegación ) .
Como ya se ha dicho, esta es muy similar a la usada por el sistema inercial.Mediante la sintonización de las estaciones de tierra, el equipo de abordo puede llevar al avión a cualquier posición que haya programada el piloto en forma de coordenadas geográficas. La presentación de las rutas a seguir se hace en instrumentos indicadores , siendo el mas usado para ello el HSI.
Las radio señales de las estaciones omega pueden ser afectadas por algunas variables que pueden influir en la fidelidad de las mismas. Estas variables incluyen la variación de la velocidad de la fase de la señal durante el día , la absorción de las capas atmosféricas polares y las perturbaciones ionosféricas propiciadas por la actividad solar. Así como la variación diurna de la fase puede ser compensada por el equipo de a bordo, un exceso de actividad solar y su efecto sobre la propagación de las señales del omega , no tienen corrección posible.
Cuando se detecta  una alteración en la ionosfera, los organismos apropiados se encargan de hacerlo conocer a trabes de los correspondientes Notam. A los 16 minutos después de cada hora una estación preparada a tal efecto en USA, emite información acerca del estado operacional de cada una de las estaciones OMEGA.
A los 47 minutos después de cada hora , la estación OMEGA de Hawai emite una información similar.


GLONASS (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM)



El sistema GLONASS es un sistema de navegación por satélite similar al GPS pero con importantes diferencias. El sistema está administrado por las Fuerzas Espaciales Rusas para el Gobierno de la Confederación Rusa y tiene importantes aplicaciones civiles además de las militares.
Al igual que en el sistema GPS, existen dos señales de navegación : la señal de navegación de precisión estándar (SP) y la señal de navegación de alta precisión (HP). La primera está disponible para todos los usuarios tanto civiles como militares que deseen emplearla en todo el mundo, y permite obtener la posición horizontal con una precisión de entre 57 y 70 metros (99.7% de probabilidad), la posición vertical con una precisión de 70 metros (99.7% de probabilidad), las componentes del vector velocidad con precisión de 15 cm/s (99.7% de probabilidad) y el tiempo con precisión 1 s (99.7% de probabilidad). Estas características pueden ser mejoradas empleando sistemas diferenciales similares a los empleados con GPS y utilizando métodos especiales de medida (medida de fase).
La constelación completa está formada por 21 satélites activos y 3 de reserva situados en tres planos orbitales separados 120º. Esto permite que sobre el 97% de la superficie terrestre se vean al menos 4 satélites de forma continua, frente a los 5 satélites (al menos) que pueden ser vistos en el 99% de la superficie terrestre si la constelación es de 24 satélites (GPS). De los 24 satélites de la constelación GLONASS, periódicamente se seleccionan los 21 que resultan dar la combinación más eficiente y los 3 restantes son dejados en reserva. Se ha planteado la posibilidad de aumentar la constelación a 27 satélites, de los cuales 24 estarían activos. Si uno de los 21 satélites operativos se avería, el sistema baja al 94.7% su probabilidad de éxito. El sistema de mantenimiento de la constelación prevé la activación de uno de los satélites en reserva o el lanzamiento de 3 satélites para sustituir a los averiados o ser dejados en reserva para usos futuros.

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Constelación GLONASS



La primera nave tipo GLONASS ( el COSMOS 1413) fue lanzado el 12 de Octubre de 1982, y el sistema GLONASS comenzó a operar oficialmente el 24 de Septiembre de 1993 por decreto del Presidente de la Federación Rusa, Boris Yeltsin.
Desde aquél primer lanzamiento hasta Enero de 1996 la constelación ha ido pasando por diversas etapas :

MODO DE FUNCIONAMIENTO DEL GLONASS


Para realizar posicionamiento en 3D, medir velocidades y realizar referencias de tiempo, el sistema GLONASS emplea radioseñales transmitidas de forma continua por satélites. Cada satélite de la constelación transmite dos tipos de señal : L1 de precisión estándar (SP) y L2 de alta precisión (HP). Se emplea el sistema de múltiple acceso por división en frecuencia. Esto significa que cada satélite transmite señales en su propia frecuencia, lo que permite su identificación.
Las frecuencias de estas portadoras vienen dadas por la expresión :
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Donde K es un valor entero entre -7 y +12, Z=9 para L1 y Z=7 para L2, con lo que la separación entre frecuencias contiguas es de 0.5625 Mhz para L1 y 0.4375 Mhz para L2. Los valores empleados para K son :

Hasta 1998 : entre 0 y 12
De 1998 hasta 2005 : entre -7 y 12
A partir del 2005 : entre -7 y 4

Si bien estos valores pueden ser modificadas en circunstancias excepcionales.  Existen satélites que transmiten a la misma frecuencia, pero están situados en las antípodas, por lo que no pueden ser “vistos” simultáneamente por un usuario.

El receptor GLONASS recibe señales de navegación de al menos cuatro satélites y mide sus pseudodistancias y velocidades. Simultáneamente selecciona y procesa el mensaje de navegación incluido en la señal de navegación. El ordenador del receptor procesa toda la información recibida y calcula las tres coordenadas de posición, las tres componentes del vector velocidad y el tiempo.

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SISTEMAS DE TIEMPO



Todos los satélites del sistema GLONASS están equipados con relojes de cesio que son corregidos dos veces al día, lo que permite una precisión de 15 nanosegundos en la sincronización de tiempos de los satélites respecto al Sistema de Tiempos GLONASS. El Sistema de Tiempos GLONASS (GLONASST) es generado en la Central de Sincronización de Tiempos de Moscú, cuyos relojes de hidrógeno tiene una variación diaria inferior a 5×10E(-14). El sistema GLONASS proporciona referencias de tiempo en el Sistema de Tiempos GLONASS, mantenido en Moscú y en el sistema UTC (CIS), mantenido en el Centro Meteorológico Principal del Servicio Ruso de Tiempos y Frecuencias de Mendeleevo (VNIIFTRI). La introducción del UTC en lugar del TAI (Tiempo Atómico Internacional) se debe a que el TAI es un sistema de tiempo continuo que no tiene en cuenta la disminución de la velocidad de la tierra respecto al Sol, que en la actualidad implica 1 segundo al año, lo que significaría un problema para la sincronización con el día solar. El tiempo GPS (GPST) no es incrementado un segundo cada año, por lo que la diferencia de tiempos GLONASS y GPS no es igual cada año.


CÓDIGOS DEL SISTEMA GLONASS



Al igual que el sistema GPS, cada satélite modula su frecuencia portadora L1 con dos cadenas de secuencias PRN ( Código C/A para uso civil y código P para uso militar ) sumadas “módulo 2″ con el mensaje de navegación. La portadora L2 es modulada exclusivamente por la suma “módulo 2″ del código P y el mensaje de navegación. Los códigos C/A y P son iguales para todos los satélites, por lo que no permiten la identificación de los satélites como ocurre en GPS.

Código C/A :



Se trata de un código PRN ( Ruido pseudoaleatorio ) generado mediante un registro de desplazamiento de 9 bits, lo que proporciona un longitud de 511 chips. Este código se transmite a 0.511 Mchips/s, por lo que se repite cada 1 ms. Esto produce componentes de frecuencia no deseados a intervalos de 1 Khz. que pueden dar lugar a correlaciones cruzadas no deseables entre fuentes de interferencias. No existe posibilidad de correlaciones cruzadas entre señales de distintos satélites debido a que emplean frecuencias distintas (FDMA). Tiene las características necesarias de autocorrelación, y se elige un código corto para permitir la rápida adquisición del código por parte del usuario. La velocidad de transmisión implica que un chip tarda 1.96×10E(-6) segundos en transmitirse, lo que significa 587 metros.

Código P :



Se trata de un código PRN secreto dedicado al uso militar, por lo que la información disponible sobre éste código es poca y ha sido obtenida tras el análisis realizado por organizaciones independientes. Es un código generado mediante un registro de desplazamiento de 25 bits, por lo que la longitud es de 3355431 chips. Se transmite a 5.11 Mchips/s y se repite cada 1 s, ya que está truncado.
El código P es mucho más largo que el C/A y también presenta características de autocorrelación. Se producen componentes de frecuencia no deseables a intervalos de    1 Hz, pero los problemas de correlaciones cruzadas no son tan importantes como en el código C/A. Evidentemente, al igual que sucede con el código C/A, no existe posibilidad de correlaciones cruzadas entre distintos satélites.
El código P gana en propiedades de correlación respecto al C/A, pero pierde en cuanto a propiedades de adquisición ya que hay 511 millones de cambios de fase posibles. Para solucionar este problema se emplea el código C/A, que es adquirido previamente para reducir el número de posibilidades y permitir de este modo la adquisición del código P de forma más rápida. Esto es posible debido a que el código P se transmite exactamente a una velocidad 10 veces superior a la del código C/A, por lo que no es necesario el empleo de la palabra HOW utilizada en GPS.

El mensaje de navegación



A diferencia del GPS, el GLONASS emplea dos mensajes de navegación diferentes que van sumados en modulo 2 a los códigos C/A y P respectivamente. Ambos mensajes de navegación son transmitidos a 50 bps, y su función primaria es la de proporcionar información a cerca de las efemérides de los satélites y la distribución de los canales.
La información contenida en las efemérides permite al receptor GLONASS conocer exactamente la posición de cada satélite en cada momento. Además de las efemérides, en el mensaje de navegación hay otro tipo de información como :

Cronometraje de épocas.
Bits de sincronización.
Bits de corrección de errores.
Estado de salud del satélite.
Edad de los datos.
Bits de reserva.

También puede ser incluida información que permita el uso de los sistemas GPS y GLONASS simultáneamente (offset entre los sistemas de tiempos respectivos, diferencias entre los modelos WGS-84 y PZ-90, etc…)

El mensaje de navegación C/A



Cada satélite GLONASS emite un mensaje de navegación C/A constituido por una trama que a su vez está formada por 5 subtramas. Cada subtrama contiene 15 palabras de 100 bits cada una. Cada subtrama tarda 15 segundos en ser emitida, por lo que una trama completa es emitida cada 2.5 minutos.
Las tres primeras palabras de cada subtrama contienen las efemérides propias del satélite, y llegan al receptor cada 30 segundos. El resto de palabras contiene información de efemérides aproximadas del resto de satélites de la constelación (almanaque). Cada subtrama tiene la información del almanaque de 5 satélites, por lo que es necesario leer todas las subtramas para conocer las efemérides aproximadas de todos los satélites, lo que lleva 2.5 minutos. Mediante el almanaque, el receptor puede localizar rápidamente
los satélites más apropiados, captarlos y leer sus efemérides exactas para proceder a realizar las medidas con toda precisión.
Al igual que en GPS, las efemérides tiene varias horas de validez, por lo que el receptor no necesita estar leyendo continuamente el mensaje de navegación para calcular la posición exacta.

El mensaje de navegación P



No existen publicaciones oficiales sobre el código P, pero diversas organizaciones e investigadores individuales han estudiado este mensaje y han publicado sus resultados.
Cada satélite GLONASS emite una trama formada por 72 subtramas. Cada subtrama contiene 5 palabras de 100 bits. Una subtrama tarda 10 segundos en ser emitida, por lo que la trama completa tarda 12 minutos en ser emitida.
Las tres primeras palabras de cada subtrama contiene las efemérides detalladas del propio satélite, por lo que estas llegarán al receptor cada 10 segundos una vez establecida la recepción. El resto de palabras contienen el almanaque de los demás satélites, y es necesario leer las 72 subtramas para tener la información de todos los satélites.

Autor:

Paula Emilce





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