Articulo de referencia

Navegación por radio

La radionavegación es la aplicación de ondas de radio para determinar la posición de un objeto en la Tierra , ya sea la embarcación o una obstrucción. [ 1 ] [ 2 ] Al igual que l...

La radionavegación es la aplicación de ondas de radio para determinar la posición de un objeto en la Tierra , ya sea la embarcación o una obstrucción. [ 1 ] [ 2 ] Al igual que la radiolocalización , es un tipo de radiodeterminación .

Los principios básicos son las mediciones desde/hacia balizas eléctricas , especialmente

Las combinaciones de estos principios de medición también son importantes; por ejemplo, muchos radares miden el alcance y el acimut de un objetivo.

Sistemas de medición de rumbo

Estos sistemas utilizaban algún tipo de antena de radio direccional para determinar la ubicación de una emisora ​​terrestre. Posteriormente, se empleaban técnicas de navegación convencionales para obtener la posición por radio . Estos sistemas se introdujeron antes de la Primera Guerra Mundial y siguen en uso hoy en día.

Radiogoniometría

El Lockheed Electra de Amelia Earhart tenía un prominente bucle de radiogoniometría en el techo de la cabina.

El primer sistema de radionavegación fue el Radiogoniómetro , o RDF. [ 3 ] Sintonizando una emisora ​​de radio y utilizando una antena direccional , se podía determinar la dirección hacia la antena transmisora. A continuación, se realizaba una segunda medición con otra emisora. Mediante triangulación , las dos direcciones se podían representar en un mapa, donde su intersección revelaba la ubicación del navegante. [ 4 ] [ 5 ] Las emisoras de radio AM comerciales se podían utilizar para esta tarea debido a su largo alcance y alta potencia, pero también se instalaron cadenas de radiobalizas de baja potencia específicamente para este fin, sobre todo cerca de aeropuertos y puertos.

Los primeros sistemas RDF normalmente utilizaban una antena de bucle , un pequeño bucle de alambre metálico montado de forma que pudiera girar alrededor de un eje vertical. [ 3 ] En la mayoría de los ángulos, el bucle presenta un patrón de recepción bastante plano, pero cuando se alinea perpendicularmente a la estación, la señal recibida en un lado del bucle cancela la señal en el otro, produciendo una caída brusca en la recepción conocida como "nulo". Al girar el bucle y observar el ángulo del nulo, se puede determinar la orientación relativa de la estación. Las antenas de bucle se pueden observar en la mayoría de los aviones y barcos anteriores a la década de 1950.

RDF inverso

El faro de Orfordness tal como se ve hoy.

El principal problema del RDF es que requiere una antena especial en el vehículo, lo cual puede dificultar su instalación en vehículos pequeños o aeronaves monoplaza. Un inconveniente menor es que la precisión del sistema depende en cierta medida del tamaño de la antena, pero las antenas más grandes también complicarían la instalación.

Durante el período comprendido entre la Primera y la Segunda Guerra Mundial , se introdujeron varios sistemas que colocaban la antena giratoria en el suelo. Mientras la antena giraba alrededor de una posición fija, generalmente hacia el norte, se activaba mediante la señal en código Morse de las letras de identificación de la estación para que el receptor pudiera asegurarse de estar escuchando la emisora ​​correcta. Luego, esperaban a que la señal alcanzara su máximo o desapareciera cuando la antena apuntaba brevemente en su dirección. Al cronometrar el retardo entre la señal en código Morse y el pico/nulo, y dividirlo por la velocidad de rotación conocida de la estación, se podía calcular la dirección de la misma.

El primer sistema de este tipo fue el Telefunken Kompass Sender alemán , que comenzó a operar en 1907 y fue utilizado operativamente por la flota de zepelines hasta 1918. [ 6 ] El Reino Unido introdujo una versión mejorada, el Orfordness Beacon, en 1929, que se utilizó hasta mediados de la década de 1930. Posteriormente surgieron varias versiones mejoradas, que sustituyeron el movimiento mecánico de las antenas por técnicas de fase que producían el mismo patrón de salida sin partes móviles. Uno de los ejemplos de mayor duración fue el Sonne , que entró en funcionamiento justo antes de la Segunda Guerra Mundial y se utilizó operativamente con el nombre de Consol hasta 1991. El sistema VOR moderno se basa en los mismos principios (véase más abajo).

ADF y NDB

Se introdujo un gran avance en la técnica de radiogoniometría mediante la comparación de fases de una señal medida en dos o más antenas pequeñas, o en un solenoide altamente direccional . Estos receptores eran más pequeños, más precisos y más sencillos de operar. Junto con la introducción del transistor y el circuito integrado , los sistemas de radiogoniometría se redujeron tanto en tamaño y complejidad que volvieron a ser bastante comunes durante la década de 1960, y se conocieron con el nuevo nombre de radiogoniómetro automático (ADF).

Esto también propició el resurgimiento del uso de radiobalizas sencillas para su uso con estos sistemas RDF, ahora conocidas como balizas no direccionales (NDB). Dado que las señales LF/MF que utilizan las NDB pueden seguir la curvatura de la Tierra, su alcance es mucho mayor que el de los sistemas VOR , que solo funcionan en línea de visión . Las NDB se pueden clasificar como de largo o corto alcance según su potencia. La banda de frecuencia asignada a las balizas no direccionales es de 190 a 1750  kHz, pero el mismo sistema puede utilizarse con cualquier emisora ​​comercial común de banda AM.

VOR

estación transmisora ​​VOR

El sistema de radiofaro omnidireccional VHF , o VOR, es una implementación del sistema RDF inverso, pero más precisa y con capacidad de automatización completa.

La estación VOR transmite dos señales de audio en una portadora VHF: una en código Morse a 1020  Hz para identificar la estación, y otra  señal de audio continua a 9960 Hz modulada a 30  Hz, con el punto de referencia de 0 grados respecto al norte magnético. Esta señal se rota mecánica o eléctricamente a 30  Hz, lo que se manifiesta como una señal AM de 30  Hz sumada a las dos señales anteriores, cuya fase depende de la posición de la aeronave con respecto a la estación VOR.

La señal VOR es una única portadora de RF que se demodula en una señal de audio compuesta por una  señal de referencia de 9960 Hz modulada a 30  Hz, una señal de referencia AM de 30  Hz y una  señal de "marcador" de 1020 Hz para la identificación de la estación. La conversión de esta señal de audio en una ayuda a la navegación utilizable se realiza mediante un convertidor de navegación, que toma la señal de referencia y compara la fase con la señal variable. La diferencia de fase en grados se muestra en las pantallas de navegación. La identificación de la estación se realiza escuchando el audio directamente, ya que las señales de 9960  Hz y 30  Hz se filtran del sistema de comunicación interno de la aeronave, dejando solo la  identificación de la estación en código Morse de 1020 Hz.

El sistema puede utilizarse con un receptor de senda de planeo y baliza marcadora compatible, lo que permite que la aeronave sea compatible con el ILS (Sistema de Aterrizaje Instrumental). Una vez que la aproximación de la aeronave es precisa (la aeronave está en el "lugar correcto"), el receptor VOR se utilizará en una frecuencia diferente para determinar si la aeronave apunta en la "dirección correcta". Algunas aeronaves suelen emplear dos sistemas receptores VOR: uno en modo solo VOR para determinar el "lugar correcto" y otro en modo ILS junto con un receptor de senda de planeo para determinar la "dirección correcta". La combinación de ambos permite una aproximación de precisión en condiciones meteorológicas adversas. [ 7 ]

Sistemas de haces

Los sistemas de haz emiten señales estrechas en el cielo, y la navegación se realiza manteniendo la aeronave centrada en el haz. Se utilizan varias estaciones para crear una ruta aérea , y el navegante sintoniza diferentes estaciones a lo largo de la dirección de viaje. Estos sistemas eran comunes en la época en que la electrónica era grande y costosa, ya que exigían requisitos mínimos a los receptores: simplemente eran radios de voz sintonizadas a las frecuencias seleccionadas. Sin embargo, no proporcionaban navegación fuera de los haces y, por lo tanto, eran menos flexibles en su uso. La rápida miniaturización de la electrónica durante y después de la Segunda Guerra Mundial hizo que sistemas como el VOR fueran prácticos, y la mayoría de los sistemas de haz desaparecieron rápidamente.

Lorenz

En la posguerra, la empresa alemana Lorenz desarrolló un sistema para proyectar dos señales de radio estrechas con una ligera superposición en el centro. Al emitir señales de audio diferentes en ambos haces, el receptor podía orientarse con gran precisión a lo largo del eje central escuchando la señal con sus auriculares. En algunos casos, el sistema tenía una precisión inferior a un grado.

Originalmente conocido como "Ultrakurzwellen-Landefunkfeuer" (LFF), o simplemente "Leitstrahl" (haz guía), había poco dinero disponible para desarrollar una red de estaciones. La primera red de radionavegación generalizada, que utilizaba frecuencias bajas y medias, fue liderada por los EE. UU. (véase LFF, más abajo). El desarrollo se reinició en Alemania en la década de 1930 como un sistema de corto alcance desplegado en aeropuertos como ayuda para aterrizajes a ciegas . Aunque hubo cierto interés en desplegar un sistema de alcance medio como el LFF estadounidense, el despliegue aún no había comenzado cuando el sistema de haz se combinó con los conceptos de sincronización de Orfordness para producir el sistema Sonne de alta precisión . En todas estas funciones, el sistema se conocía genéricamente simplemente como "haz Lorenz". Lorenz fue un precursor temprano del moderno Sistema de Aterrizaje Instrumental .

En la época inmediatamente anterior a la Segunda Guerra Mundial, se desarrolló el mismo concepto como sistema de bombardeo a ciegas. Este sistema utilizaba antenas de gran tamaño para lograr la precisión necesaria a largas distancias (sobre Inglaterra) y transmisores muy potentes. Se empleaban dos haces que cruzaban el objetivo para triangularlo. Los bombarderos entraban en uno de los haces y lo utilizaban como guía hasta que escuchaban la señal del segundo haz en un segundo receptor de radio, utilizando dicha señal para calcular el momento preciso del lanzamiento de sus bombas. El sistema era muy preciso, y la « Batalla de los Haces » estalló cuando los servicios de inteligencia del Reino Unido intentaron, y lograron, inutilizarlo mediante la guerra electrónica .

Rango de radio de baja frecuencia

estación terrestre LFR

En 1926, la Oficina Nacional de Estándares comenzó a desarrollar el sistema de radio de baja frecuencia , o sistema de radio de cuatro campos. [ 8 ]

Las estaciones terrestres consistían en un conjunto de cuatro antenas que proyectaban dos patrones de señal direccionales en forma de ocho superpuestos, formando un ángulo de 90 grados entre sí. Uno de estos patrones se activaba con la señal de código Morse "A" (dit-dah), y el segundo con la señal "N" (dah-dit). Esto creaba dos cuadrantes "A" opuestos y dos cuadrantes "N" opuestos alrededor de la estación. Los límites entre estos cuadrantes formaban cuatro líneas de rumbo o "haces", y si el piloto volaba siguiendo estas líneas, las señales "A" y "N" se fusionaban en un tono constante que indicaba que estaba "en rumbo". Si el piloto se desviaba hacia cualquiera de los lados, el tono "A" o "N" se hacía más fuerte, y el piloto sabía que debía corregir la trayectoria. Los haces normalmente se alineaban con otras estaciones para generar un conjunto de aerovías , lo que permitía a una aeronave viajar de aeropuerto a aeropuerto siguiendo un conjunto seleccionado de estaciones. La precisión efectiva del rumbo era de aproximadamente tres grados, lo que cerca de la estación proporcionaba márgenes de seguridad suficientes para aproximaciones instrumentales hasta mínimos bajos. En su momento de máxima expansión, había más de 400 estaciones LFR en los EE. UU. [ 9 ]

Trayectoria de planeo y localizador del ILS

Los sistemas de haz que aún se utilizan ampliamente son la senda de planeo y el localizador del sistema de aterrizaje instrumental (ILS). El ILS utiliza un localizador para determinar la posición horizontal y la senda de planeo para determinar la posición vertical. El ILS ofrece la precisión y la redundancia suficientes para permitir aterrizajes automatizados.

Para obtener más información, consulte también:

Sistemas de transpondedores

La posición se puede determinar con cualquier par de medidas de ángulo o distancia. La introducción del radar en la década de 1930 permitió determinar directamente la distancia a un objeto, incluso a grandes distancias. Pronto surgieron sistemas de navegación basados ​​en estos conceptos, que se mantuvieron en uso generalizado hasta hace poco. Actualmente se utilizan principalmente en la aviación, aunque el GPS ha reemplazado en gran medida esta función.

Radar y transpondedores

Los primeros sistemas de radar , como el Chain Home del Reino Unido , constaban de grandes transmisores y receptores independientes. El transmisor emitía periódicamente un breve pulso de una potente señal de radio, que se enviaba al espacio a través de antenas de transmisión. Cuando la señal rebotaba en un objetivo, parte de ella se reflejaba de vuelta hacia la estación, donde era recibida. La señal recibida era una ínfima fracción de la potencia de la transmisión y debía amplificarse considerablemente para poder ser utilizada.

Las mismas señales también se envían a través del cableado eléctrico local a la estación del operador, que está equipada con un osciloscopio . La electrónica conectada al osciloscopio proporciona una señal cuyo voltaje aumenta durante un breve período de tiempo, de unos pocos microsegundos. Al enviarse a la entrada X del osciloscopio, esto provoca que se muestre una línea horizontal en la pantalla. Este barrido se activa mediante una señal tomada de la emisora, por lo que comienza cuando se envía el pulso. Las señales amplificadas del receptor se envían a la entrada Y, donde cualquier reflexión recibida provoca que el haz se mueva hacia arriba en la pantalla. Esto hace que aparezca una serie de "puntos" a lo largo del eje horizontal, que indican señales reflejadas. Midiendo la distancia desde el inicio del barrido hasta el punto, que corresponde al tiempo entre la emisión y la recepción, se puede determinar la distancia al objeto.

Poco después de la introducción del radar, apareció el transpondedor de radio . Los transpondedores son una combinación de receptor y transmisor cuyo funcionamiento es automático: al recibir una señal específica, normalmente un pulso en una frecuencia determinada, el transpondedor emite un pulso en respuesta, generalmente con un breve retardo. Inicialmente, los transpondedores sirvieron de base para los primeros sistemas IFF ( Enfrentamiento Interactuante). Las aeronaves con el transpondedor adecuado aparecían en la pantalla como parte del funcionamiento normal del radar, pero la señal del transpondedor provocaba la aparición de un segundo pulso poco después. Los pulsos simples indicaban aeronaves enemigas, y los pulsos dobles, aeronaves aliadas.

Los sistemas de navegación por transpondedor ofrecen una ventaja significativa en cuanto a precisión posicional. Cualquier señal de radio se propaga con la distancia, formando haces en forma de abanico, como los de la señal de Lorenz. A medida que aumenta la distancia entre el emisor y el receptor, el área cubierta por el haz se amplía, disminuyendo la precisión de la localización dentro de ella. En comparación, los sistemas basados ​​en transpondedor miden el intervalo de tiempo entre dos señales, y la precisión de esta medición depende principalmente del equipo y de ningún otro factor. Esto permite que estos sistemas mantengan su precisión a distancias muy largas.

Los sistemas de transpondedor más recientes (modo S) también pueden proporcionar información de posición, posiblemente derivada del GNSS , lo que permite un posicionamiento aún más preciso de los objetivos.

Sistemas de bombardeo

El primer sistema de navegación basado en la distancia fue el sistema alemán de bombardeo a ciegas Y-Gerät . Este utilizaba un haz de Lorenz para el posicionamiento horizontal y un transpondedor para la medición de distancias. Un sistema terrestre enviaba periódicamente pulsos que el transpondedor a bordo devolvía. Midiendo el tiempo total de ida y vuelta en el osciloscopio del radar, se podía determinar con precisión el alcance de la aeronave incluso a distancias muy largas. Un operador transmitía entonces esta información a la tripulación del bombardero por canales de voz e indicaba cuándo lanzar las bombas.

Los británicos introdujeron sistemas similares, en particular el sistema Oboe . Este utilizaba dos estaciones en Inglaterra que operaban en frecuencias diferentes y permitían triangular la posición de la aeronave en el espacio. Para facilitar la labor del piloto, solo se utilizaba una de ellas para la navegación: antes de la misión, se trazaba un círculo sobre el objetivo desde una de las estaciones, y la aeronave era dirigida a volar a lo largo de este círculo siguiendo las instrucciones del operador en tierra. La segunda estación se utilizaba, como en el sistema Y-Gerät, para cronometrar el lanzamiento de la bomba. A diferencia del Y-Gerät, el sistema Oboe se diseñó deliberadamente para ofrecer una precisión muy alta, de hasta 35  m, mucho mejor que incluso las mejores miras ópticas de bombardeo .

Un problema del sistema Oboe era que solo permitía guiar una aeronave a la vez. Esto se solucionó en el sistema Gee-H posterior, que colocó el transpondedor en tierra y el transmisor en la aeronave. Las señales se analizaban entonces en las unidades de visualización Gee ya instaladas en la aeronave (véase más abajo). El sistema Gee - H no ofrecía la precisión del Oboe, pero podía ser utilizado por hasta 90 aeronaves simultáneamente. Este concepto básico ha constituido la base de la mayoría de los sistemas de navegación con medición de distancia hasta la actualidad.

Balizas

La clave del concepto de transpondedor reside en su compatibilidad con los sistemas de radar existentes. El radar ASV , introducido por el Mando Costero de la RAF, fue diseñado para localizar submarinos y buques mostrando la señal de dos antenas simultáneamente y permitiendo al operador comparar su intensidad relativa. La incorporación de un transpondedor terrestre transformó de inmediato la misma pantalla en un sistema capaz de guiar la aeronave hacia un transpondedor, o "baliza" en este caso, con gran precisión.

Los británicos aplicaron este concepto en su sistema Rebecca/Eureka , donde los transpondedores "Eureka", alimentados por baterías, se activaban mediante radios "Rebecca" a bordo de las aeronaves y la señal se mostraba en los radares ASV Mk. II. Los Eureka se suministraron a los combatientes de la resistencia francesa, quienes los utilizaron para solicitar lanzamientos de suministros con gran precisión. Estados Unidos adoptó rápidamente el sistema para operaciones de paracaidistas, lanzando los Eureka con fuerzas de reconocimiento o partisanos, y luego localizando esas señales para marcar las zonas de lanzamiento.

El sistema de balizas se utilizó ampliamente en la posguerra para sistemas de bombardeo a ciegas. Cabe destacar los sistemas empleados por los Marines estadounidenses , que permitían retrasar la señal para compensar el punto de lanzamiento. Estos sistemas permitían a las tropas en primera línea dirigir las aeronaves hacia puntos situados delante de ellas, dirigiendo así el fuego contra el enemigo. Las balizas también se utilizaron ampliamente para la navegación temporal o móvil, ya que los sistemas de transpondedor solían ser pequeños y de baja potencia, pudiendo ser transportados por una persona o montados en un Jeep .

DME

En la posguerra, se implementó un sistema de navegación general que utilizaba sistemas basados ​​en transpondedores como sistema de equipos de medición de distancia (DME, por sus siglas en inglés).

El DME era idéntico al Gee-H en concepto, pero utilizaba una electrónica nueva para medir automáticamente el retardo y mostrarlo como un número, en lugar de que el operador midiera manualmente el tiempo de las señales en un osciloscopio. Esto podía generar confusión entre los pulsos de interrogación del DME procedentes de diferentes aeronaves, pero se solucionó haciendo que cada aeronave enviara una serie de pulsos distinta que el transpondedor terrestre repetía.

El DME se utiliza casi siempre junto con el VOR y normalmente se ubica en una estación VOR. Esta combinación permite que una sola estación VOR/DME proporcione tanto el ángulo como la distancia, facilitando así la determinación de la posición con una sola estación. El DME también se utiliza como base para la medición de distancias en el sistema militar TACAN , y sus señales DME pueden ser utilizadas por receptores civiles.

Sistemas hiperbólicos

Los sistemas de navegación hiperbólica son una forma modificada de los sistemas de transpondedor que eliminan la necesidad de un transpondedor aéreo. Su nombre se debe a que no proporcionan una distancia o un ángulo específicos, sino que indican una ubicación a lo largo de varias líneas hiperbólicas en el espacio. Dos de estas mediciones permiten determinar la posición. Dado que estos sistemas casi siempre se utilizan con una carta de navegación específica que incluye las líneas hiperbólicas, generalmente revelan la ubicación del receptor directamente, eliminando la necesidad de triangulación manual. Con la digitalización de estas cartas, se convirtieron en los primeros sistemas de navegación con indicación de ubicación, que proporcionaban la ubicación del receptor como latitud y longitud. Los sistemas hiperbólicos se introdujeron durante la Segunda Guerra Mundial y siguieron siendo los principales sistemas avanzados de navegación de largo alcance hasta que el GPS los reemplazó en la década de 1990.

Caramba

El primer sistema hiperbólico desarrollado fue el sistema británico Gee , creado durante la Segunda Guerra Mundial . Gee utilizaba una serie de transmisores que enviaban señales con una sincronización precisa, con retardos fijos al salir de las estaciones. Los bombarderos pesados ​​del Mando de Bombarderos de la RAF , que utilizaban Gee, examinaban la hora de llegada en un osciloscopio en la estación del navegante. Si la señal de dos estaciones llegaba al mismo tiempo, la aeronave debía estar a la misma distancia de ambos transmisores, lo que permitía al navegante determinar en su carta una línea de posición con todas las posiciones a esa distancia de ambas estaciones. Lo más habitual era que la señal de una estación se recibiera antes que la de la otra. La diferencia de tiempo entre las dos señales revelaba que se encontraban a lo largo de una curva de posibles ubicaciones. Al realizar mediciones similares con otras estaciones, se podían generar líneas de posición adicionales, lo que permitía determinar la posición. Gee tenía una precisión de aproximadamente 150 metros (165 yardas ) a corta distancia y de hasta 1,6 kilómetros (una milla ) a mayor distancia sobre Alemania. El sistema Gee se siguió utilizando mucho después de la Segunda Guerra Mundial y equipó a los aviones de la RAF hasta bien entrada la década de 1960 (la frecuencia aproximada era entonces de 68 MHz).    

LORAN

Con la entrada en funcionamiento del Gee en 1942, se consideró superfluo realizar esfuerzos similares en Estados Unidos. Por ello, centraron sus esfuerzos de desarrollo en un sistema de mayor alcance basado en los mismos principios, utilizando frecuencias mucho más bajas que permitían la cobertura a través del océano Atlántico . El resultado fue LORAN , acrónimo de "Ayuda a la Navegación de Largo Alcance". La desventaja de este sistema de longitud de onda larga era que la precisión se reducía considerablemente en comparación con el Gee de alta frecuencia. LORAN se utilizó ampliamente durante las operaciones de convoyes en la última etapa de la guerra. [ 10 ]

Decca

Otro sistema británico de la misma época fue el Decca Navigator. Este se diferenciaba del Gee principalmente en que las señales no eran pulsos con retardo temporal, sino señales continuas con retardo de fase. Al comparar la fase de ambas señales, se obtenía la información de la diferencia de tiempo, como en el sistema Gee. Sin embargo, esta información era mucho más fácil de visualizar; el sistema podía mostrar el ángulo de fase en un indicador de un dial, eliminando la necesidad de interpretación visual. Dado que el circuito para controlar esta pantalla era bastante pequeño, los sistemas Decca normalmente utilizaban tres de estas pantallas, lo que permitía una lectura rápida y precisa de múltiples posiciones. El Decca alcanzó su mayor popularidad después de la guerra en los barcos y se mantuvo en uso hasta la década de 1990.

LORAN-C

Casi inmediatamente después de la introducción de LORAN, en 1952 se comenzó a trabajar en una versión mucho mejorada. LORAN-C (el original pasó a llamarse LORAN-A) combinaba las técnicas de sincronización de pulsos de Gee con la comparación de fases de Decca.

El sistema resultante (que operaba en el espectro radioeléctrico de baja frecuencia  (LF) de 90 a 110 kHz) era de largo alcance (para  estaciones de 60 kW, hasta 3400 millas) y preciso. Para ello, LORAN-C enviaba una señal pulsada, pero modulaba los pulsos con una señal AM en su interior. El posicionamiento general se determinaba utilizando los mismos métodos que Gee, localizando el receptor dentro de un área amplia. Posteriormente, se obtenía una mayor precisión midiendo la diferencia de fase de las señales y superponiendo esta segunda medición a la primera. En 1962, el sistema LORAN-C de alta potencia estaba implementado en al menos 15 países. [ 11 ]

El sistema LORAN-C era bastante complejo de usar, ya que requería una sala llena de equipos para extraer las diferentes señales. Sin embargo, con la introducción de los circuitos integrados , este sistema se simplificó rápidamente. A finales de la década de 1970, las unidades LORAN-C tenían el tamaño de un amplificador estéreo y se encontraban comúnmente en casi todos los barcos comerciales, así como en algunos aviones de mayor tamaño. En la década de 1980, su tamaño se redujo aún más, hasta el de una radio convencional, y se popularizó incluso en embarcaciones de recreo y aeronaves privadas. Fue el sistema de navegación más utilizado durante las décadas de 1980 y 1990, y su popularidad provocó el cierre de muchos sistemas más antiguos, como Gee y Decca. Sin embargo, al igual que los sistemas de haz anteriores, el uso civil del LORAN-C fue efímero cuando la tecnología GPS lo desplazó del mercado.

Otros sistemas hiperbólicos

Entre los sistemas hiperbólicos similares se encontraban el Sistema de Navegación VLF / Omega de alcance mundial de EE. UU. y el sistema Alpha, similar, desplegado por la URSS. Estos sistemas determinaban la sincronización de los pulsos no mediante la comparación de dos señales, sino comparando una sola señal con un reloj atómico local . El costoso mantenimiento del sistema Omega se desactivó en 1997 cuando el ejército estadounidense adoptó el GPS . Alpha sigue en uso.

Navegación por satélite

Cessna 182 con aviónica de "cabina de cristal" basada en GPS.

Desde la década de 1960, la navegación se ha orientado cada vez más hacia los sistemas de navegación por satélite . Estos son esencialmente sistemas hiperbólicos [ 12 ] [ 13 ] cuyos transmisores se encuentran en órbitas. El hecho de que los satélites se muevan con respecto al receptor exige que se tenga en cuenta el cálculo de sus posiciones, lo cual solo puede realizarse eficazmente con una computadora.

Los sistemas de navegación por satélite envían varias señales que se utilizan para decodificar la posición del satélite, la distancia entre el satélite del usuario y la hora exacta del usuario. Una señal codifica los datos de efemérides del satélite , que se utilizan para calcular con precisión su ubicación en cualquier momento. La meteorología espacial y otros factores provocan cambios en la órbita con el tiempo, por lo que las efemérides deben actualizarse periódicamente. Otras señales envían la hora medida por el reloj atómico a bordo del satélite . Al medir los tiempos de llegada de las señales (TOA) de al menos cuatro satélites, el receptor del usuario puede reconstruir una señal de reloj precisa y realizar la navegación hiperbólica.

Los sistemas de navegación por satélite ofrecen mayor precisión que cualquier sistema terrestre, están disponibles en casi todos los lugares del planeta, pueden implementarse (en el lado del receptor) con un coste y una complejidad modestos, utilizando electrónica moderna, y solo requieren unas pocas docenas de satélites para proporcionar cobertura mundial . Como resultado de estas ventajas, la navegación por satélite ha provocado que casi todos los sistemas anteriores hayan caído en desuso . LORAN, Omega, Decca, Consol y muchos otros sistemas desaparecieron durante las décadas de 1990 y 2000. Los únicos sistemas que aún se utilizan son las ayudas a la aviación, que también se están desactivando para la navegación de largo alcance, mientras que se están implementando nuevos sistemas GPS diferenciales para proporcionar la precisión local necesaria para aterrizajes a ciegas.

regulación internacional

El servicio de radionavegación (abreviado: RNS ) se define, según el artículo 1.42 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR ) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) [ 14 ] , como " un servicio de radiodeterminación con fines de radionavegación , incluyendo la advertencia de obstáculos " .

Este servicio es un servicio de seguridad vital , debe estar protegido contra interferencias y es una parte esencial de la navegación .

Este servicio de radiocomunicaciones se clasifica de acuerdo con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (artículo 1) de la siguiente manera: Servicio de radiodeterminación (artículo 1.40).

Aeronáutico

ILS - antena en el aeropuerto de Hannover
Antena radiogoniónica VHF del ARNS en Deister , cerca de Hannover.

El servicio de radionavegación aeronáutica (abreviado: ARNS ) se define, según el artículo 1.46 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR ) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT ) [ 15 ] , como " un servicio de radionavegación destinado al beneficio y a la operación segura de las aeronaves ".

Este servicio es un servicio de seguridad vital , debe protegerse contra interferencias y es una parte esencial de la navegación .

Marítimo

Estación terrestre de radionavegación ( transmisor LORAN -C Rantum)
Estación móvil de radionavegación (RDF) 1930

El servicio de radionavegación marítima (abreviado: MRNS ) se define, según el artículo 1.44 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR ) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT ) [ 16 ] , como " un servicio de radionavegación destinado al beneficio y a la operación segura de los buques ".

Este servicio es un servicio de seguridad vital , debe estar protegido contra interferencias y es una parte esencial de la navegación .

Estaciones

Estación terrestre

1 EMD; 2 Estaciones terrestres de Radionavegación VOR

Una estación terrestre de radionavegación se define, según el artículo 1.88 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR ) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT ) [ 17 ] , como "una estación de radio en el servicio de radionavegación que no está destinada a ser utilizada mientras está en movimiento".

Cada estación de radio se clasificará según el servicio de radiocomunicaciones en el que opere de forma permanente o temporal. Esta estación opera en un servicio de seguridad vital y debe estar protegida contra interferencias .

De conformidad con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (artículo 1), este tipo de estación de radio podría clasificarse de la siguiente manera: Estación de radiodeterminación (artículo 1.86) del servicio de radiodeterminación (artículo 1.40).

Selección de estaciones terrestres de radionavegación

Estación móvil

Una estación móvil de radionavegación se define, según el artículo 1.87 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR ) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT ) [ 18 ] , como "una estación de radio en el servicio de radionavegación destinada a ser utilizada mientras está en movimiento o durante paradas en puntos no especificados".

Cada estación de radio se clasificará según el servicio de radiocomunicaciones en el que opere de forma permanente o temporal. Esta estación opera en un servicio de seguridad vital y debe estar protegida contra interferencias .

De conformidad con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (artículo 1), este tipo de estación de radio podría clasificarse de la siguiente manera: Estación de radiodeterminación (artículo 1.86) del servicio de radiodeterminación (artículo 1.40).

  • Estación móvil de radionavegación
Selección de estaciones móviles de radionavegación

Véase también

Referencias

  1. Dutton, Benjamin (2004). "15 – Navegación radioeléctrica básica". Navegación náutica de Dutton (15.ª  ed.). Naval Institute Press. págs. 154–163 . ISBN  155750248X.
  2. Kayton, Myron; Walter R. Fried (1997). "4 – Sistemas de radionavegación terrestres". Sistemas de navegación de aviónica . John Wiley & Sons. págs. 99–177 . 
  3. 1 2 Kayton, Fried 1977, pág. 116
  4. "Introducción a la radiogoniometría" . Ecología cognitiva . 22 de octubre de 2021. Consultado el 4 de abril de 2024 .
  5. Murphy, Charles J. (1983-06-01). Evaluación del sistema de triangulación de localización de dirección basado en tierra VHF-FM en el área de la bahía de Massachusetts (Informe). Guardia Costera de los Estados Unidos . Recuperado el 4 de abril de 2024 .
  6. Bauer, Arthur O. (26 de diciembre de 2004). "Algunos aspectos históricos y técnicos de la radionavegación en Alemania durante el período de 1907 a 1945" (PDF) . Consultado el 25 de julio de 2013 .
  7. Pruebas VOR/ILS con generador de señales SMT
  8. Conway, Erik (2006). Aterrizajes a ciegas: Operaciones de baja visibilidad en la aviación estadounidense, 1918-1958 . Baltimore: Johns Hopkins University Press. pp. 59–60 . ISBN  9780801884498.
  9. "Alcance de radio de baja frecuencia, volando el haz" . Archivado del original el 16 de enero de 2021. Consultado el 1 de febrero de 2021 .
  10. "El sistema de navegación Loran-C" (PDF) . Jansky & Bailey. Febrero de 1962. págs. 18–23 . Archivado del original (PDF) el 22 de julio de 2013. Consultado el 25 de julio de 2013 . 
  11. Jansky y Baily 1962, págs. 23-37.
  12. "Existencia y unicidad de las soluciones GPS", JS Abel y JW Chaffee, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems , vol. 26, n.º 6, págs. 748–53, septiembre de 1991.
  13. "Comentarios sobre "Existencia y unicidad de las soluciones GPS" de JS Abel y JW Chaffee", BT Fang, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems , vol. 28, n.º 4, octubre de 1992.
  14. Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT, Sección IV. Estaciones y Sistemas de Radio – Artículo 1.42, definición: servicio de radionavegación
  15. Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT, Sección IV. Estaciones y Sistemas de Radio – Artículo 1.46, definición: servicio de radionavegación aeronáutica
  16. Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT, Sección IV. Estaciones y Sistemas de Radio – Artículo 1.44, definición: servicio de radionavegación marítima
  17. Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT, Sección IV. Estaciones y Sistemas de Radio – Artículo 1.88, definición: estación terrestre de radionavegación
  18. Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT, Sección IV. Estaciones y Sistemas de Radio – Artículo 1.87, definición: estación móvil de radionavegación
  • Departamento de Transporte y Departamento de Defensa (25 de marzo de 2002). "Sistemas Federales de Radionavegación de 2001" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 7 de julio de 2017. Recuperado el 27 de noviembre de 2005 .
  • Galería de ayudas a la navegación del Reino Unido con descripciones técnicas detalladas de su funcionamiento.
  • Plan Federal de Radionavegación de EE. UU.
  • Memorando Técnico USC&GSTM-3 del Servicio Geodésico y Costero (mayo de 1967): Sistemas de posicionamiento electrónico para topógrafos (Descripción general y breve descripción técnica de numerosos sistemas de navegación electrónica de finales de la década de 1960).