Aumento del GNSS

La mejora del GNSS es un método para optimizar los atributos del sistema de navegación por satélite , como la precisión, la fiabilidad y la disponibilidad, mediante la integración de información externa en el proceso de cálculo. Existen numerosos sistemas de este tipo, que generalmente se denominan o describen según cómo el sensor GNSS recibe la información externa. Algunos sistemas transmiten información adicional sobre las fuentes de error (como la deriva del reloj , las efemérides o el retardo ionosférico ; "representación en el espacio de estados"), otros proporcionan mediciones directas de la desviación de la señal en el pasado (GPS diferencial; "representación en el espacio de observación"), mientras que un tercer grupo proporciona información adicional del vehículo para integrarla en el proceso de cálculo ( fusión de sensores ).

Los sistemas de aumento basados ​​en satélites ( SBAS , por sus siglas en inglés) permiten el aumento de cobertura en áreas extensas o regionales mediante el uso de mensajes adicionales transmitidos por satélite.

El material de la OACI describe el SBAS como un sistema de aumento GNSS de amplia cobertura en el que el usuario recibe información de corrección e integridad de un transmisor satelital, con Normas y Métodos Recomendados (SARP) para SBAS incluidos en el Anexo 10. Este Anexo describe un formato de datos estándar para su uso en aviación, así como su transmisión en L1 (y más recientemente en L5). ^{[ 1 ]} Muchos satélites SBAS también proporcionan sus propias señales de sincronización/distancia, actuando como satélites adicionales para el posicionamiento. ^{[ 2 ]}

Utilizando mediciones de las estaciones terrestres, se crean mensajes de corrección de espacio de estados y se envían a uno o más satélites para su transmisión a los usuarios finales como señal diferencial. Estos mensajes de corrección incluyen valores separados para correcciones independientes de la ubicación (reloj del satélite, efemérides, estado, etc.) y correcciones dependientes de la ubicación (retraso ionosférico). ^{[ 1 ]} La idea de SBAS se propuso por primera vez en 1991 como " GPS diferencial de área amplia " (WADGPS), pero a diferencia del DGPS típico, WADGPS y muchas implementaciones posteriores de SBAS proporcionan espacio de estados ^{[ 3 ]} en lugar de correcciones de espacio de observación que consisten en errores de ubicación o pseudodistancia en estaciones específicas.

Los sistemas SBAS actuales y futuros que implementan el formato de espacio de estados estándar de aviación (OACI) incluyen: ^{[ 1 ] : B-128}

• El Sistema de Aumentación de Área Amplia (WAAS, por sus siglas en inglés), operado por la Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos (FAA).
• El Servicio Europeo de Superposición de Navegación Geoestacionaria (EGNOS), operado por el ESSP (en nombre de la GSA de la UE ).
• El Sistema Multifuncional de Aumento por Satélite (MSAS), operado por el Ministerio de Tierra, Infraestructura y Transporte de Japón y la Oficina de Aviación Civil de Japón (JCAB). Desde 2020, MSAS opera como un servicio de QZSS (L1Sb).
• El sistema de navegación aumentada geoestacionaria asistida por GPS (GAGAN), operado por la Autoridad Aeroportuaria de la India . ^{[ 4 ] [ 5 ]}
• El sistema de aumento basado en satélites BeiDou (BDSBAS-B1c) operado por China. ^{[ 6 ]}
• El Sistema de Correcciones y Monitoreo Diferenciales (SDCM), operado por la agencia espacial rusa Roscosmos y basado en GLONASS .
• La Red de Aumento de Posicionamiento del Sur (SouthPAN), desarrollada por Australia y Nueva Zelanda, con servicios iniciales que entraron en funcionamiento en septiembre de 2022. ^{[ 7 ] [ 8 ]}
• El Sistema de Satélites de Aumento de Corea (KASS) (República de Corea), en desarrollo a partir de 2021. ^{[ 1 ] : B-182}
• El SBAS para África y el Océano Índico (A-SBAS) (ASECNA), en desarrollo a partir de 2021. ^{[ 1 ] : B-182}

Otros sistemas SBAS actuales incluyen:

• El Servicio de Alta Precisión de Galileo (HAS), un servicio de espacio de estados independiente para el posicionamiento preciso de puntos transmitido directamente por los satélites Galileo (E6).
• El Sistema de Satélites Cuasi-Cenitales (QZSS), operado por Japón, inició sus operaciones en noviembre de 2018. Sus servicios SBAS se conocen como SLAS (un servicio de corrección de pseudodistancia en el espacio de observación, L1S), CLAS y MADOCA-PPP (ambos servicios en el espacio de estados, L6D y L6E). QZSS también opera en un modo no SBAS llamado PNT, que esencialmente funciona como satélites GNSS adicionales.
• El sistema chino BeiDou cuenta con un servicio de espacio de observación y un servicio PPP de espacio de estados (PPP-B2b). ^{[ 9 ] [ 10 ]}
• El sistema de navegación comercial StarFire , operado por John Deere y C-Nav Positioning Solutions (de Oceaneering International ).
• El sistema comercial Starfix DGPS y el sistema OmniSTAR , operados por Fugro .
• El sistema comercial Atlas GNSS Global L-Band Correction Service , operado por Hemisphere GNSS .
• El SBAS australiano utiliza el satélite geoestacionario Inmarsat 4F1, que sufrió una interrupción en abril de 2023. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Entre los sistemas SBA que han desaparecido se incluyen:

• El sistema de mejora del GPS de área amplia (WAGE, por sus siglas en inglés), operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos para uso de militares y receptores autorizados.
• El GPS·C , abreviatura de Corrección GPS, era una fuente de datos GPS diferenciales para la mayor parte de Canadá, mantenida por el Sistema Canadiense de Control Activo, que formaba parte de Recursos Naturales de Canadá , y que ahora está fuera de servicio. 

El sistema de aumento terrestre ( GBAS ) proporciona correcciones GPS diferenciales (DGPS) y verificación de integridad cerca de un aeropuerto, facilitando aproximaciones, por ejemplo, para pistas que no cuentan con ILS . Los receptores de referencia en posiciones topográficas miden las desviaciones GPS y calculan las correcciones emitidas a 2  Hz mediante transmisión de datos VHF (VDB) en un radio de 23 millas náuticas (43 km) . Un GBAS admite hasta 48 aproximaciones y cubre múltiples extremos de pista con mayor flexibilidad de instalación que un ILS con antenas de localizador y senda de planeo en cada extremo. Un GBAS puede proporcionar múltiples aproximaciones para reducir la turbulencia de estela y mejorar la resiliencia , manteniendo la disponibilidad y la continuidad de las operaciones. ^{[ 18 ]}  

En diciembre de 2008, la Autoridad Portuaria de Nueva York y Nueva Jersey invirtió 2,5 millones de dólares para instalar un GBAS en el Aeropuerto de Newark (EWR). Continental (ahora United ) equipó 15 aeronaves por 1,1 millones de dólares , mientras que la FAA destinó 2,5 millones de dólares para evaluar la tecnología. El diseño del GBAS SLS-4000 de Honeywell fue aprobado por la FAA en septiembre de 2009 y sigue siendo el único. Ofrece aterrizajes instrumentales de categoría 1 con una altura de decisión de 61 m (200 pies) y puede actualizarse a una categoría 2 de 30 m (100 pies) con monitoreo en tiempo real de las condiciones ionosféricas a través del SBAS, mientras que el SLS-5000 de categoría 3, más preciso, está a la espera de aeronaves compatibles. Las primeras instalaciones fueron aprobadas en EWR en 2012 y en Houston/IAH en 2013. La Autoridad Portuaria recomienda un GBAS para los aeropuertos JFK y LaGuardia (LGA) de Nueva York para aliviar la congestión. Los aeropuertos GBAS de Newark y Houston fueron actualizados a Cat. 2; se espera que los de Seattle-Tacoma , San Francisco SFO , JFK y LGA sean los siguientes. ^{[ 18 ]}    

Entre las 20 instalaciones de Honeywell GBAS en todo el mundo, las otras instalaciones en EE. UU. son: la instalación de pruebas de Honeywell en el condado de Johnson , Kansas; el Centro Técnico de la FAA en el Aeropuerto Internacional de Atlantic City , Nueva Jersey; la instalación de pruebas de Boeing en el condado de Grant , Washington; la planta del B787 en el Aeropuerto Internacional de Charleston , Carolina del Sur; y el Aeropuerto Anoka County–Blaine cerca de Minneapolis. Los aeropuertos equipados en Europa son Bremen , Frankfurt , Málaga y Zúrich . En Asia-Pacífico, los aeropuertos con instalaciones son Chennai , Kuala Lumpur , Melbourne , Seúl-Gimpo , Shanghái-Pudong y Sídney . Otras ubicaciones son Santa Elena en el Atlántico Sur, Punta Cana en la República Dominicana y Río de Janeiro–Galeão . Hay alrededor de 100 instalaciones de sistemas de aterrizaje GBAS (GLS) de categoría 1 en Rusia con tecnología específica rusa. ^{[ 18 ]}

La mejora también puede consistir en la incorporación de información adicional de los sensores de navegación al cálculo de la posición, o en algoritmos internos que optimizan el rendimiento de la navegación. En muchos casos, la aviónica adicional opera mediante principios distintos al GNSS y no necesariamente está sujeta a las mismas fuentes de error o interferencia. La OACI denomina a este sistema sistema de aumento basado en aeronaves (ABAS, por sus siglas en inglés). La forma más utilizada de ABAS es el monitoreo autónomo de la integridad del receptor (RAIM, por sus siglas en inglés), que emplea señales GPS redundantes para garantizar la integridad de la solución de posición y detectar señales defectuosas. ^{[ 20 ]}

Los sensores adicionales pueden incluir:

• receptores eLORAN
• Sistemas automatizados de navegación celeste
• Sistemas de navegación inercial
• Los equipos de medición de distancia suelen utilizar varios sistemas para obtener una posición precisa (DME/DME). También pueden utilizarse con sistemas de navegación inercial (DME/DME/INS).
• Sistemas sencillos de navegación a estima (compuestos por una brújula giroscópica y un medidor de distancia).

Además de las iniciativas gubernamentales, el sector privado también ofreceServicios de corrección GNSS para una mayor precisión en una región de cobertura determinada, basados ​​en técnicas comoDGNSS,RTKyPPP. ^{[ 21 ] [ 22 ]} Las correcciones GNSS, a veces llamadas "correcciones de banda L", pueden proporcionarse a través desatélites de comunicación(normalmente enórbita geoestacionaria) que transmiten en una porción de labanda L(1525 MHz a 1560 MHz) no ocupada porseñales GNSSo, alternativamente, a través de Internet (enNTRIP).

• Sistema de aumento de área local
• GPS asistido (A-GPS)
• Mejora del GNSS
• Navegación por satélite