Técnicas de resolución de la ambigüedad de las medidas de fase en sistemas de navegación por satélite - Fernández-Plazaola, Unai (Universidad de Málaga, Servicio de Publicaciones, 2005)
Los sistemas de navegaciónn por satélite existentes, el GPS (Global Positioning System) y el GLONASS (Global Navigation Satellite System) ofrecen la posibilidad de que usuarios con receptores apropiados puedan determinar las coordenadas de su posición. Dicha posición la pueden obtener con más o menos precisión de acuerdo con el tipo de medidas utilizadas. Las medidas de pseudodistancia permiten alcanzar precisiones del orden de metros. Las medidas de fase permiten alcanzar precisiones del orden de centímetros, pero tienen una ambigüedad inherente, el número de ciclos de portadora acumulados. La problemática de la resolución de la ambigüedad no es trivial y en general tiene un alto coste computacional. En los últimos años se han propuesto un gran número de métodos para resolver dicha ambigüedad de la manera más eficaz posible. El alto coste computacional de la resolución de la ambigüedad se deriva de la necesidad de ensayar o explorar un gran número de combinaciones de enteros o candidatos, hasta dar con la solución. Los distintos métodos suelen utilizar formulaciones distintas, con lo que se dificulta la comprensión de las diferencias entre unos y otros y la correcta comparación de sus prestaciones. Probablemente, el método que ofrece mejores resultados es el método LAMBDA (Least square AMBiguity Decorrelation Adjustment), propuesto en [Teun95]. Sus buenos resultados se deben a la decorrelación de la ambigüedad que hace, previa a la exploración de candidatos. El método Nulo, propuesto en [Mart95], también ofrece buenos resultados gracias a que realiza la exploración de candidatos por el subespacio nulo asociado a la solución. El método ARCE (Ambiguity Resolution using Constraint Equations), propuesto en [Park97], reduce el número de candidatos a explorar, gracias a una reducción del número de dimensiones del problema y consigue así una exploración muy eficaz. En esta tesis se propone una formulación que permite describir de manera unificada los distintos métodos existentes y con la que se ha descrito el método LAMBDA, el método Nulo y el método ARCE. Dicha descripción unificada ha permitido analizar convenientemente las ventajas e inconvenientes de cada uno de los métodos. El método LAMBDA es el que resuelve la ambigüedad de manera más eficaz, pero, en general, necesita medidas relativas a dos o más instantes de tiempo o épocas, o bien medidas de sólo una época, si mezcla las medidas de fase con las medidas de pseudodistancia. El método Nulo es capaz de resolver la ambigüedad con medidas de tan sólo una época,pero su eficacia es algo menor. El método ARCE necesita medidas de varias épocas, pero realiza una exploración más eficaz que la del método Nulo. El GPS y el futuro sistema Galileo, que desarrollará Europa, ofrecerán medidas de fase a tres frecuencias distintas. Los métodos existentes puede aprovechar esta circunstancia y en cualquier caso, deben adaptarse a ella. En esta tesis se proponen dos nuevos métodos de resolución de la ambigüedad. El primero de ellos, el método Nulo3, es una adaptación del método Nulo a la posibilidad de contar con tres frecuencias. La estrategia de exploración de candidatos que utiliza, similar a la del método ARCE, es más eficaz que la del método Nulo, aunque no tanto como la del método LAMBDA. El segundo método que se propone es el método MOCA (MOdified Cholesky factorization for Ambiguity resolution) y al igual que el método Nulo o el método Nulo3, puede resolver la ambigüedad con medidas de tan sólo una época, sin necesidad de mezclar las medidas de fase con las medidas de pseudodistancia. La estrategia de exploración de candidatos que utiliza es similar a la del método LAMBDA, con la que alcanza una eficacia similar. Para evaluar las prestaciones de los diferentes métodos se ha desarrollado un simulador de métodos de resolución de la ambigüedad. Dicho simulador ha sido validado comparando las medidas que genera con las que genera un emulador del sistema Galileo. Los resultados obtenidos con el simulador han permitido comprobar los problemas que da el mezclar las medidas de fase con las medidas de pseudodistancia en condiciones en las que el error que afecta a las medidas esté mal estimado. Con ello, se ha podido demostrar cómo el método Nulo3 y el método MOCA obtienen mejores resultados que el método LAMBDA en esas condiciones.
Keywords: Global Positioning System - Tesis doctorales; Satélites artificiales en navegación - Tesis doctorales