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Glosario de términos aeronáuticos - Monografía



 
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GLOSARIO DE TERMINOS



Cobertura :

Es el volumen del espacio aéreo donde la intensidad del campo es igual o superior al mínimo establecido para que el sistema de navegación esté operativo.

Superficie de situación :

Es el lugar geométrico de los puntos donde la información proporcionada por el sensor del sistema de navegación que estemos empleando es constante.

Línea de situación :

Es la intersección de la superficie de situación correspondiente con
la superficie de la tierra.

Sistema de navegación azimutal :

Es un sistema de navegación cuyas lineas de situación son radiales con referencia en el norte magnético. VOR,NDB,ILS,MLS.

Sistemas de navegación esféricos :

Las superficies de situación son esferas. DME

Sistemas de navegación hiperbólicos :

La diferencia de distancias a dos puntos fijos es constante.

Transit :

Sistema de navegación por satélite basado en satelites que recorren orbitas polares. Permite posicionar al usuario cuando el satélite está sobre el, y el resto del tiempo se realiza navegación por estima.

Triedro inercial o heliocéntrico :

Sistema de referencia centrado en el Sol. El eje X1 apunta hacia el punto Aries, el X3 lleva la dirección y sentido del vector Hss y el tercer eje X3 es perpendicular a ambos. Se caracteriza porque

1458.gif

Sistema inercial convencional. Es un sistema de referencia centrado en la tierra, con el eje X3 según la dirección del eje de rotación de la tierra para las 12 horas UTC del año 2000 JD (Juliano), el eje X1 apuntando al punto Aries y el X2 formando un triedro a derechas

C.T.S. :

Sistema terrestre convencional. Sistema de referencia centrado en la tierra con el eje X3 paralelo al eje polar definido por la Oficina de la Hora de París (eje CIO). El eje X1 según el meridiano de Greenwich y el X2 formando triedro a derechas.

Wgs84 :

Sistema geodésico mundial. Elipsoide de revolución que idealiza la forma de la Tierra en ejes C.T.S. .Permite realizar una cartografía única, ya que es aplicable para todo el planeta. Los parámetros que definen este elipsoide son los siguientes :

a = Semieje mayor = 6378137 m
f = Factor de aplanamiento = 3.35281E-3
1459.gif

1460.gif

1461.gif

Dia sidereo :

Es el tiempo que transcurre entre dos pasos consecutivos de un meridiano por el punto Aries . No es constante debido a la precesión del punto Aries.

Dia verdadero

: Paso sobre el meridiano de referencia del Sol verdadero. Tampoco es constante.

Dia solar medio :

Define el Tiempo Universal Medio (T.U.M.). Definido por el paso del meridiano por el equinocio ficticeo.

Ángulo horario :

Es el ángulo entre el meridiano de un cuerpo celeste y un meridiano de referencia ( preferentemente el meridiano de Greenwich )

Tiempo Universal (U.T.) :

Definido por el ángulo horario del meridiano de Greenwich aumentado en 12 horas de un sol ficticeo que orbita uniformemente en el plano ecuatorial.

Tiempo sidereo :

Definido por el ángulo horario del punto Aries.

Tiempo Dinámico :

Son sistemas de tiempo derivados de movimientos planetarios en el sistema solar.

Tiempo Dinámico Terrestre (TDT) :

Es un tiempo casi-inercial. También llamado “tiempo de efemérides” se emplea para integrar las ecuaciones diferenciales del movimiento de los satélites en su órbita alrededor de la Tierra.

Tiempo Dinámico Baricéntrico (BDT) :

Es un tiempo inercial que proporciona la variable temporal en las ecuaciones del movimiento.

Tiempo Atómico Internacional (IAT):

La unidad es el segundo atómico, que es el tiempo de duración de la emisión de dos niveles hiperfinos del átomo de Cesio.

Tiempo Universal Coordinado (UTC) :

La unidad es el segundo atómico, pero se le agrega un segundo intercalar para poder ajustar el tiempo del meridiano de Greenwich con el IAT.

Tiempo GPS :

Tiene un offset de 19 segundos con respecto al IAT, y coincidió con el UTC en la época estandar GPS de la medianoche del 5 al 6 de enero de 1980

MOVIMIENTOS CENTRALES



Si todas las fuerzas a las que está sometido un punto material pasan por un punto fijo, este describirá un movimiento conocido como “movimiento central”.

1462.gif

1-C es un vector constante, por lo que el movimiento central será plano
2-La velocidad aerolar es constante 1463.gif

El movimiento de los planetas en torno al Sol cumple las leyes de Kepler :



1ª ley :

Los planetas en su movimiento alrededor del Sol describen una trayectoria elíptica estando el Sol en uno de los focos.

1464.gif

1465.gif

2ª ley :

El radiovector que une el Sol y el planeta barre áreas iguales en tiempos iguales. De aquí se deduce que el movimiento es central. La fuerza resultante sobre el planeta es central y pasa por el Sol.

1466.gif

Donde T es el periodo de la órbita

3ª ley :

El cuadrado de el periodo es inversamente proporcional al cubo del semieje mayor.

1467.gifgravitación Masa Planeta

Formulación de Newton :

1468.gif

Con lo que si conocemos la trayectoria podemos conocer la fuerza :
1ª Fórmula de Binet 1469.gif

Sustituyendo esto en (*) obtenemos :

1470.gif

Una vez conocida la fuerza podemos conocer v y r
1471.gif
E = anomalía excéntrica
M = anomalía media
1473.gif = tiempo que tarda el planeta en pasar por el perigeo
1472.gif

Con todas estas ecuaciones obtenemos la trayectoria de la órbita (R, )

SISTEMAS DE REFERENCIA. MATRICES DE TRANSFORMACIÓN



Para realizar un cambio de coordenadas del triedro C.I.S. al C.T.S descritos anteriormente en el glosario se emplea la expresión :
1474.gif

Siendo : 1475.gif =Matriz de rotación por movimiento polar. Debida al giro que el polo tiene y que puede ser idealizado como el movimiento de un punto que gira alrededor de un punto que a su vez tiene un movimiento circular en el mismo plano. La curva descrita por el polo se denomina “poloide”. En el caso del GPS el sistema fijo de referencia está expresado mediante el CEP ( Celestial Ephemerid Pole) y esta matriz es la que nos permite pasar de este sistema de referencia al sistema terrestre. En la práctica suele despreciarse el movimiento polar. La matriz viene dada por :

1476.gif

xp y yp son las coordenadas del polo, y definen la posición del CEP respecto al CIO

1477.gif= Matriz de rotación debida al tiempo sidereo. La conversión de tiempos debida a la rotación terrestre viene dada por la ecuación :

1478.gif

1479.gifTiempo sidereo verdadero. Referenciado al meridiano de Greenwich

1480.gif

1481.gifMatriz de nutación. Está compuesta pòr tres rotaciones sucesivas

1482.gif

1484.gif

1485.gif Parametros tabulados

T expresa el tiempo expresado en siglos Julianos de 36525 dias solares con origen en J2000.0

1486.gif Matriz de precesión . También compuesta por tres rotaciones. EL movimiento de precesión es debido a que la tierra está achatada. La Luna, el Sol y los planetas ejercen una fuerza que provoca un momento sobre la Tierra. Se produce así un movimiento de precesión en torno al polo norte de la eclíptica.

1487.gif

1488.gif

LINEALIZACIÓN DE LAS ECUACIONES DE POSICIÓN



Las ecuaciones que dan las posición del usuario se obtienen realizando medidas a cuatro satélites. Necesitamos cuatro ecuaciones puesto que tenemos cuatro incógnitas ; las tres coordenadas que dan la posición del usuario y la deriva del reloj del receptor.
1489.gif

La posición de los satélites es conocida 1490.gify las incógnitas serán 1491.gif para 1492.gif

Con este sistema de ecuaciones podemos determinar la posición del usuario y la deriva de su reloj en el instante de realizar las mediciones, pero al ser ecuaciones no lineales se tardaría demasiado tiempo en resolver el sistema. Para evitar esto se procede a linealizar las ecuaciones.

1493.gif

Donde Ei es el error residual y engloba todos los errores que concurren en el cálculo de Ri ( linealización, errores en el segmento espacial, propagación, etc…)

1494.gif son los cosenos directores de 1495.gif respecto al CTS

Llamando 1496.gif

Podemos escribir : 1497.gif

Luego : 1498.gif

1499.gif

La ecuación en notación matricial queda :

1500.gif

La mejor estimación de la posición del usuario es la que minimiza el error cuadrático medio, luego tendremos que hacer :

1501.gif

Luego :

1502.gif

1503.gif

Finalmente tendremos :

1504.gif

Ahora será necesario seguir un procedimiento recursivo para alcanzar la solución del sistema :

1-Se estima la posición del usuario respecto al sistema CTS 1505.gif

2-Se calcula 1506.gif con lo que obtenemos 1507.gif

3-Con esto se calcula la estimación que da error cuadrático mínimo
1508.gif

4-Se corrige la posición 1509.gif

5-Se repite este proceso n veces hasta que el error es menor del prefijado y se toma como solución : 1510.gif

Si lo que deseamos es conocerla posición del usuario en coordenadas asociadas  al WGS84 :

1511.gif

1512.gif

1513.gif

1514.gif

1516.gif

El procedimiento recursivo se realizaría siguiendo los pasos anteriormente comentados y de este modo obtendríamos la posición del usuario en coordenadas de longitud, latitud y altura.

Autor:

Isaac Solano Martín





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