¿Cuáles son las bandas de frecuencia especializadas que se utilizan en el GNSS?

Con el rápido avance de la tecnología del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), el diseño y la aplicación de las bandas de frecuencia de señal se han convertido en factores clave para mejorar la precisión, la fiabilidad y la seguridad del posicionamiento. La evolución de las bandas de frecuencia del GNSS refleja una progresión tecnológica en varias etapas, desde el cumplimiento de los requisitos básicos de navegación hasta el logro de una alta precisión, una gran estabilidad y un sólido rendimiento antiinterferencias.

En la actualidad, las cuatro principales constelaciones GNSS globales transmiten señales multifrecuencia. Las bandas de frecuencia convencionales, como L1, L2, L5 y L6, forman juntas la base del posicionamiento de alta precisión y admiten una amplia gama de aplicaciones, desde el posicionamiento básico hasta la cinemática en tiempo real (RTK).

Sin embargo, más allá de estas bandas bien conocidas, existen varias «bandas de frecuencia especiales» menos conocidas. Estas bandas avanzadas son fundamentales para alcanzar un mayor rendimiento y satisfacer los requisitos de aplicaciones específicas. En este blog, le llevaremos a explorar los secretos que se esconden detrás de estas bandas de frecuencia GNSS especiales.

Figura 1. Diagrama de bandas de frecuencia GNSS（From https://www.taoglas.com/blogs/how-to-leverage-the-l-band-to-balance-accuracy-and-affordability-for-gnss-applications/）

1. Banda L

En las aplicaciones GNSS, la banda L se refiere principalmente a la transmisión de datos de corrección de posicionamiento de alta precisión a través de enlaces satelitales de banda L. Su rango de frecuencia típico es de 1525 MHz a 1560 MHz.

Los servicios de banda L transmiten la información de corrección directamente a los usuarios a través de satélites. Los receptores GNSS solo necesitan estar equipados con módulos compatibles con la banda L para recibir estas correcciones, sin necesidad de ninguna comunicación de red adicional. Esto permite un posicionamiento de alta precisión en tiempo real a un nivel de 2-3 cm.

Gracias a esta capacidad «directa al satélite e independiente de la red», la tecnología de banda L ofrece ventajas significativas en regiones con una infraestructura de comunicaciones débil o una cobertura de red terrestre limitada, como océanos, desiertos y mesetas de gran altitud.

Los modelos de las series ComNav K8 y K9 admiten la recepción de frecuencias de banda L a nivel de hardware.

2. Banda S

En la asignación del espectro radioeléctrico, la banda S cubre el rango de frecuencias de 2 a 4 GHz. Esta banda ofrece un ancho de banda relativamente amplio y características de propagación de la señal favorables, y se ha utilizado ampliamente durante mucho tiempo en telemetría, seguimiento y control (TT&C), así como en sistemas de radar.

En los sistemas de navegación por satélite, la frecuencia de navegación de la banda S es de 2498,028 MHz. Actualmente, el sistema NavIC de la India utiliza esta frecuencia en combinación con la banda L5 (1176,45 MHz). Esta configuración de doble frecuencia permite una corrección más eficaz de los errores ionosféricos, lo que permite obtener un posicionamiento de alta precisión más estable y fiable en comparación con las soluciones de frecuencia única.

En la actualidad, ComNav Technology ya domina la recepción y el procesamiento de señales de banda S.

3. SBAS-PAK /SBAS-SouthPan

3.1 SBAS-PAK

Pakistán ha desarrollado el Sistema de Aumentación Basado en el Espacio de Pakistán (Pak-SBAS) para mejorar la precisión, integridad y fiabilidad del servicio existente de posicionamiento, navegación y sincronización (PNT). Pak-SBAS permitirá un posicionamiento de metro a submetro, lo que satisfará los requisitos de posicionamiento preciso de los usuarios civiles/públicos cis y transfronterizos.

La cobertura del servicio SBAS-PAK se extiende por todo Pakistán y las regiones circundantes del sur de Asia. El sistema transmite señales de aumento SBAS en las bandas L1 (1575,42 MHz) y L5 (1176,45 MHz), proporcionando correcciones de órbita y reloj, correcciones de retraso ionosférico y supervisión de la integridad del sistema. La precisión de posicionamiento objetivo es de 1 a 2 metros. El sistema se encuentra actualmente en construcción y en fase de pruebas (2024-2025).

Una vez completado, el SBAS-PAK mejorará significativamente la seguridad de la navegación de la aviación civil y la precisión de posicionamiento en el sur de Asia, al tiempo que ofrecerá capacidades de posicionamiento en tiempo real con una precisión de metros para aplicaciones civiles, como la topografía con vehículos aéreos no tripulados, la cartografía y los servicios de información geoespacial.

ComNav ya ha habilitado la compatibilidad con los servicios SBAS-PAK en todos sus módulos de la serie K9 y productos terminales.

3.2 SBAS-SouthPan

SouthPAN (Southern Positioning Augmentation Network) es el primer sistema de aumento basado en satélites del hemisferio sur, desarrollado conjuntamente por Australia y Nueva Zelanda, diseñado para proporcionar servicios de aumento de la navegación comparables a los de WAAS y EGNOS en la región.

SouthPAN es un «SBAS de última generación», lo que significa que, además de ofrecer un servicio abierto que aumenta la señal de navegación GPS L1-C/A, también transmitimos un servicio abierto de doble frecuencia y constelación múltiple (DFMC) que aumenta las señales de navegación GPS L1-C/A y L5, y las señales de navegación Galileo E1 y E5a. El sector de la aviación a nivel mundial está trabajando para estandarizar los servicios DFMC como el principal SBAS del futuro, proporcionando una mayor integridad y precisión.

Figura 2. Cobertura inicial de los servicios abiertos de SouthPAN. OS-L1 cubre Australia continental y Nueva Zelanda. OS-DFMC y OS-PVS cubren las zonas económicas exclusivas de ambos países

Desde 2022, SouthPAN ha entrado en la fase de pruebas y funcionamiento. Una vez que esté completamente implantado, el sistema proporcionará un posicionamiento por satélite estable, continuo y de alta precisión para Australia, Nueva Zelanda y las regiones circundantes, lo que permitirá una amplia gama de aplicaciones en la aviación civil, la agricultura, la automatización y las industrias geoespaciales.

Los módulos y productos terminales de las series K8 y K9 de ComNav ya son compatibles con los servicios SBAS-SouthPAN.

4. PPP-B2B y PPP-HAS

4.1 PPP-B2B

PPP-B2b (posicionamiento preciso mediante señal B2b) es un servicio de posicionamiento de alta precisión en tiempo real proporcionado por el sistema chino BeiDou-3. Transmite correcciones precisas a través de la frecuencia B2b (1207,14 MHz) desde los satélites GEO BeiDou. La señal utiliza modulación QPSK con un ancho de banda de 24 MHz, que contiene correcciones precisas de órbita y reloj, correcciones de retraso ionosférico e información sobre el estado de los satélites. Todos los datos de corrección son generados en tiempo real por el sistema nacional de monitorización terrestre de navegación por satélite y se actualizan aproximadamente a 1 Hz.

El servicio PPP-B2b cubre la región de Asia-Pacífico, lo que permite a los usuarios lograr un posicionamiento con una precisión de centímetros sin necesidad de conexión a la red. En condiciones ideales, el sistema puede alcanzar una precisión horizontal de 10 cm y una precisión vertical de 20 cm, con un tiempo de convergencia típico de 10 a 30 minutos. Como primer servicio de difusión PPP basado en satélites oficialmente operativo del mundo, PPP-B2b hace que el posicionamiento de alta precisión sea verdaderamente «capaz de funcionar sin conexión», lo que lo hace especialmente adecuado para escenarios con baja dependencia de la red, como la topografía marina, la maquinaria agrícola autónoma, la cartografía con UAV y las operaciones de campo.

Figura 3 Sistema de servicio PPP-B2b

ComNav Technology lidera la investigación relacionada con la señal PPP-B2b y aplica la tecnología PPP-B2b y el algoritmo de posicionamiento de punto de precisión (PPP) en tiempo real a productos de alta precisión, logrando un posicionamiento de alta precisión en tiempo real sin depender de redes de comunicación. Para más detalles, consulte este blog: https://www.comnavtech.com/sp/about/blogs/379.html

Los módulos y productos terminales de las series K8 y K9 de ComNav ya son compatibles con los servicios PPP-B2b.

4.2 PPP-HAS

PPP-HAS (High Accuracy Service) es un servicio global de transmisión PPP por satélite proporcionado por el sistema europeo Galileo. Transmite datos de corrección precisos a usuarios de todo el mundo a través de la frecuencia E6-B (1278,75 MHz). La señal utiliza modulación BPSK(5) y se transmite directamente desde satélites MEO, lo que proporciona cobertura global.

Los datos de difusión de PPP-HAS incluyen correcciones precisas de órbita y reloj, sesgos de señal (sesgos de código y fase) e información sobre el estado de los satélites, utilizando el formato de datos RTCM-SSR, compatible con PPP-B2b, lo que garantiza una buena compatibilidad entre sistemas.

Galileo HAS ha entrado ahora en su fase de servicio oficial (Fase 1) y es de libre acceso para los usuarios de todo el mundo. Una vez convergido, el rendimiento de posicionamiento puede alcanzar una precisión horizontal de 20 cm y una precisión vertical de 40 cm, con un tiempo de convergencia típico de 5 a 20 minutos. A diferencia del servicio regional PPP-B2b de BeiDou, PPP-HAS logra una cobertura global a través de múltiples satélites MEO, lo que ofrece una mayor continuidad y disponibilidad. Es muy adecuado para aplicaciones como la agricultura de precisión, la navegación aérea y los servicios geoespaciales de alta precisión en todo el mundo.

Figura 4 Sistema de servicio PPP-HAS

Los módulos y productos terminales de las series K8 y K9 de ComNav ya son compatibles con los servicios PPP-HAS y han sido sometidos a pruebas y verificaciones. Para obtener información detallada, consulte el blog: https://www.comnavtech.com/sp/about/blogs/474.html

5. CLAS

CLAS (Servicio de Aumentación de Nivel Centimétrico) es un servicio de posicionamiento por satélite de alta precisión proporcionado por el QZSS (Sistema de Satélites Cuasi-Zenitales) de Japón. Es el primer sistema de posicionamiento en tiempo real con precisión centimétrica del mundo disponible de forma abierta para terminales de consumo general.

El servicio transmite datos de corrección PPP, incluyendo efemérides precisas, correcciones de reloj de satélite y correcciones de rejilla ionosférica, a través de la frecuencia QZSS L6D (1278,75 MHz), lo que permite a los usuarios lograr un posicionamiento de alta precisión sin necesidad de conexión a una red terrestre.

CLAS ofrece una precisión de posicionamiento PPP en tiempo real de 2 a 5 cm en horizontal y de menos de 10 cm en vertical, con un tiempo de convergencia de aproximadamente 30 a 60 segundos. Su cobertura abarca Japón y las zonas circundantes hasta unos 1500 km, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones como la conducción autónoma, la agricultura de precisión, la topografía con UAV y la recopilación de datos geoespaciales.

El lanzamiento de CLAS marca la transición de la tecnología PPP por satélite de la investigación a las aplicaciones comerciales, sentando las bases para el futuro posicionamiento de alta precisión generalizado.