El error multitrayecto es un problema común en los sistemas de posicionamiento por satélite, como los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS). Concretamente, se produce cuando las señales de un satélite llegan al receptor siguiendo múltiples caminos. Como resultado, estas señales provocan imprecisiones en los datos de posicionamiento. Para solucionar este problema, los ingenieros e investigadores deben comprender y mitigar el error multitrayecto para mejorar la precisión de los sistemas GNSS utilizados en navegación, topografía y aplicaciones científicas.
Además, se refiere a las imprecisiones en el posicionamiento GNSS que surgen cuando las señales del satélite se reflejan o dispersan en superficies cercanas, como edificios, árboles o el suelo.
En lugar de recibir una única señal directa del satélite, el receptor GNSS detecta múltiples señales que recorren diferentes caminos antes de llegar a la antena. En consecuencia, la interferencia entre estas señales provoca errores en la posición calculada.
Los principales aspectos del error multitrayecto son:
- Reflexión de la señal: Las señales reflejadas rebotan en las superficies antes de llegar al receptor, lo que provoca discrepancias en la temporización de la señal y en los cálculos de posicionamiento.
- Dispersión de la señal: Las señales dispersas se propagan tras chocar contra superficies irregulares, lo que complica aún más la recepción y medición de datos precisos.
- Diferencia de trayecto: Las distintas longitudes de los trayectos de las señales provocan diferencias en el tiempo de recorrido de las señales, lo que contribuye a los errores de posicionamiento.
3 causas del error multitrayecto
El error multirruta está influido por diversos factores ambientales y técnicos. Comprender estas causas ayuda a desarrollar estrategias eficaces para minimizar su impacto en la precisión del GNSS.
1 - Superficies reflectantes
Un ejemplo de superficies reflectantes son las superficies duras, como edificios, pavimento y masas de agua, que pueden hacer que las señales de los satélites se reflejen. Estas reflexiones llegan al receptor junto con la señal directa, provocando errores en la medición del tiempo de viaje de la señal.
Entornos urbanos
En las ciudades con edificios e infraestructuras densos, el error multitrayectoria es más pronunciado debido al mayor número de superficies reflectantes. Esto puede afectar gravemente a la precisión de los sistemas de posicionamiento en entornos urbanos.
Masas de agua
Las grandes masas de agua, como lagos y océanos, pueden reflejar las señales GNSS, provocando errores por trayectos múltiples. La naturaleza reflectante de las superficies de agua puede causar interferencias complejas en la señal.
2 - Irregularidades superficiales
Irregularidades de la superficie: Las superficies irregulares o desiguales pueden dispersar las señales GNSS en múltiples direcciones. Estas señales dispersas pueden mezclarse con las señales directas, creando errores en el cálculo de la posición.
Características del terreno
Las características naturales como colinas, árboles y afloramientos rocosos pueden dispersar y reflejar las señales GNSS, contribuyendo al error multitrayecto. Las irregularidades del terreno afectan a la propagación y recepción de la señal.
Estructuras artificiales
Estructuras como antenas, vallas y superficies de vehículos también pueden causar dispersión y reflexión de la señal. Estas estructuras introducen caminos adicionales para que la señal viaje, aumentando el potencial de error multitrayecto.
3 - Condiciones atmosféricas
Las variaciones en las condiciones atmosféricas, como la temperatura y la humedad, pueden afectar a la propagación de las señales GNSS. Estas condiciones pueden influir indirectamente en el error multitrayecto al alterar las características de las señales reflejadas o dispersas.
Variaciones de temperatura
Los cambios de temperatura pueden afectar a la densidad y composición de la atmósfera, influyendo en la propagación y reflexión de las señales GNSS.
Niveles de humedad
Una humedad elevada puede provocar cambios en el índice de refracción de la atmósfera, lo que afecta a la trayectoria de la señal y contribuye a los errores por trayectos múltiples.
Estrategias de mitigación de errores multitrayecto
Se emplean varias técnicas y tecnologías para reducir el impacto del error multitrayecto en la precisión del posicionamiento GNSS. La aplicación de estas estrategias puede aumentar considerablemente la fiabilidad de los sistemas de navegación.
Tecnología de receptor avanzada
Los receptores GNSS modernos están equipados con capacidades avanzadas de procesamiento de señales para identificar y mitigar las interferencias multitrayecto. Estos receptores utilizan algoritmos para distinguir entre señales directas y reflejadas.
Algoritmos de detección multitrayectoria
Los receptores utilizan algoritmos para detectar y filtrar las señales multitrayectoria. Estos algoritmos analizan las características de las señales entrantes para separar las señales directas de las reflejadas.
Técnicas de procesamiento de señales
Las técnicas avanzadas de procesamiento de señales, como el filtrado adaptativo y el análisis de correlación, ayudan a reducir los efectos del error multitrayecto(rechazo multitrayecto). Estas técnicas mejoran la precisión del posicionamiento al aumentar la calidad de las señales recibidas.
Diseño de antenas
El diseño y la ubicación de las antenas GNSS desempeñan un papel crucial a la hora de minimizar el error multitrayecto. Las antenas con diseños específicos pueden reducir la sensibilidad a las señales reflejadas.
Planosde tierra
Utilizar planos de tierra o superficies reflectantes alrededor de la antena puede ayudar a mejorar la recepción de la señal al reducir el impacto de las reflexiones de las superficies cercanas.
Colocación de la antena
La colocación adecuada de las antenas GNSS, lejos de superficies reflectantes y fuentes potenciales de interferencia, ayuda a reducir el error multitrayecto. Garantizar una línea de visión despejada hacia el cielo minimiza las posibilidades de reflexión y dispersión de la señal.
Técnicas de encuesta y tratamiento de datos
En aplicaciones topográficas y científicas, pueden utilizarse técnicas de postprocesado para corregir los errores por trayectos múltiples. Estas técnicas consisten en analizar los datos recogidos a lo largo del tiempo para identificar y corregir los errores causados por los efectos de la multitrayectoria.
Correcciones de postprocesamiento
Las herramientas y algoritmos desoftware de postprocesamiento pueden analizar los datos GNSS registrados para identificar y corregir errores de multitrayectoria. Estas correcciones mejoran la precisión de los resultados de posicionamiento y medición.
Uso de estaciones de referencia
Las estaciones de referencia con ubicaciones fijas pueden proporcionar datos de corrección para ajustar los errores por trayectos múltiples en las mediciones GNSS. Esta técnica se utiliza habitualmente en aplicaciones de alta precisión.
El error multitrayecto es un reto importante en el posicionamiento GNSS que surge de la reflexión y dispersión de las señales de satélite. Si se comprenden las causas del error multitrayecto y se aplican estrategias eficaces para mitigarlo, es posible mejorar la precisión y fiabilidad de los sistemas GNSS.
La tecnología avanzada de los receptores, el diseño adecuado de las antenas y las técnicas de procesamiento de datos desempeñan un papel fundamental a la hora de hacer frente a las interferencias multitrayecto, garantizando que las aplicaciones de navegación y posicionamiento logren un rendimiento óptimo en diversos entornos.