ITU-R SA 1030 SPANISH-1994 TELECOMMUNICATION REQUIREMENTS OF SATELLITE SYSTEMS FOR GEODESY AND GEODYNAMICS《用于测地学和地球动力学的卫星系统的通信要求》.pdf

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1、Rec. UIT-R SA.1030 1RECOMENDACIN UIT-R SA.1030REQUISITOS DE TELECOMUNICACIN DE LOS SISTEMASDE SATLITE PARA LA GEODESIA Y LA GEODINMICA(Cuestin UIT-R 143/7)(1994)Rec. UIT-R SA.1030La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,considerandoa) que los sistemas de satlite para la geodesia y la geodinmica

2、tienen requisitos de telecomunicacin muyparticulares;b) que estos requisitos afectan a las asignaciones y a otros asuntos reglamentarios,recomienda1. que se tengan en cuenta los requisitos y las caractersticas que se describen en el anexo 1 en relacin con lasasignaciones de frecuencias y otros asunt

3、os reglamentarios concernientes a los sistemas de satlites para la geodesia y lageodinmica, y su interaccin con otros servicios distintos del de exploracin de la Tierra por satlite y del deinvestigacin espacial.ANEXO 1Requisitos de telecomunicacin y caractersticas de los sistemas por satlitepara la

4、geodesia y la geodinmica1. IntroduccinLa presente Recomendacin trata de los sistemas por satlite en los que uno o ms satlites estn vinculadoscon estaciones terrenas y/o entre s por medio de mediciones muy precisas de la distancia y de la variacin de la distanciautilizando ondas radioelctricas.Existe

5、n otros sistemas por satlite que contribuyen al progreso de la geodesia y la geodinmica: la medicin de distancias por lser de impulsos; las mediciones de interferometra con lnea de base muy larga (VLBI) a travs de sondas del espaciolejano y fuentes celestes (vanse las Recomendaciones sobre investiga

6、cin del espacio lejano); la altimetra ocenica por radar a bordo de satlites (vanse las Recomendaciones sobre teledeteccinactiva a bordo de un vehculo espacial); la radiometra en microondas para determinar la composicin de la troposfera y aportar correcciones delos efectos de propagacin a otras medic

7、iones (vanse las Recomendaciones sobre teledeteccin pasiva abordo de un vehculo espacial).Estas diversas tcnicas se utilizan a menudo conjuntamente, con diferentes equipos a bordo del mismovehculo espacial y con estaciones terrenas coubicadas, es decir cercanas entre ellas y prximas a un punto geods

8、ico dereferencia.2 Rec. UIT-R SA.10302. Necesidades en materia de telecomunicacin para las mediciones de la distancia y de la variacin de ladistancia2.1 Consideraciones generalesLos sistemas de telecomunicaciones espaciales para la geodesia y la geodinmica deben cumplir en general tresfunciones: det

9、erminacin de la rbita con alta precisin, posicionamiento de puntos en la superficie de la Tierra con alta precisin, y distribucin rpida de los resultados (preferentemente, esta funcin es realizada por el propio sistema).Las funciones primera y segunda estn estrechamente ligadas. Para el posicionamie

10、nto de puntos en un sistemade referencia geocntrico es preciso que la rbita del satlite pueda predecirse o restituirse en el mismo sistema dereferencia, con una precisin comparable a la que se precisa para el posicionamiento. En consecuencia, el sistema dedeterminacin de la rbita utilizado para el s

11、eguimiento de satlites geodsicos debe tener una precisin mayor que larequerida normalmente para los satlites de aplicaciones. Ese gnero de sistemas de determinacin de la rbita recurretpicamente a un nmero bastante grande de estaciones terrenas (por ejemplo, entre 10 y 50) distribuidasgeogrficamente

12、de modo que se garantice el seguimiento continuo del satlite o satlites que debern resultar siemprevisibles desde dos o ms estaciones. Esta red puede emplearse tambin para aplicaciones geodsicas, es decir, para ladeterminacin de los parmetros de rotacin de la Tierra, de las coordenadas geocntricas d

13、e las estaciones y de laslneas de base que unen pares de estaciones.La segunda funcin (ubicacin precisa, absoluta y relativa, de un punto) se realiza generalmente con estacionesterrestres transportables con redes que se establecern temporalmente en zonas de inters geogrfico, algunas vecesmediante ag

14、rupaciones de ms de 20 estaciones dentro de una regin limitada.En lo que respecta a la tercera funcin, determinados parmetros geodsicos y de la rbita del satlite debenrecuperarse en relativamente poco tiempo (aproximadamente un da). Quiz sea tambin preciso distribuir in situ datosreunidos localmente

15、 y datos de prediccin orbital generados en una instalacin central.2.2 Telecomunicaciones de medicinLa determinacin de las posiciones relativas de las estaciones terrenas y los satlites o de su variacin enfuncin del movimiento de los vehculos espaciales puede basarse en la medicin de: la distancia, l

16、a variacin de la distancia, la diferencia de distancias (por ejemplo de dos satlites a una misma estacin terrena), la variacin de la diferencia de distancias, la distancia diferencial doble (por ejemplo de cada uno de dos satlites a cada una de dos estacionesterrenas), la variacin de la distancia di

17、ferencial doble.Otra clasificacin posible de las telecomunicaciones de medicin puede basarse en el nmero y el sentido delos enlaces: unidireccionales espacio-Tierra, unidireccionales Tierra-espacio, unidireccionales espacio-espacio (seguimiento satlite a satlite), bidireccionales entre estaciones te

18、rrenas y satlites, bidireccionales entre satlites.Rec. UIT-R SA.1030 32.3 Transmisin de datosLos sistemas de medicin enumerados ms arriba facilitan sus resultados en uno de sus extremos. En caso deque esos datos no se extraigan en el punto en que se requieren a efectos del tratamiento ulterior o la

19、difusin, es precisotransmitirlos al otro extremo del sistema. Adems, el tratamiento de las mediciones brutas puede necesitar la adicin dedatos auxiliares disponibles en el otro extremo del enlace. Por ejemplo: datos sobre las condiciones de propagacin medidas en las proximidades de las estaciones te

20、rrenas(presin atmosfrica, temperatura, humedad) y aadidos a la seal del enlace ascendente; efemrides de los satlites, datos sobre el estado de la ionosfera, etc., que deben distribuirse a lasestaciones terrenas.Hay tres tipos de informacin que pueden transferirse por el sistema: seales de medicin, r

21、esultados de medicin, datos auxiliares.Los dos ltimos podran multiplexarse con la seal de medicin o utilizar enlaces distintos para laretransmisin.3. Bandas de frecuencias preferidas3.1 Lmites del espectro RF debidos a las caractersticas de propagacinLas bandas de frecuencias utilizables estn limita

22、das por las caractersticas de los medios por los que pasan lasseales. La troposfera produce al mismo tiempo una atenuacin por absorcin y un retardo de las seales. Pese aque el retardo troposfrico causa errores que rebasan los objetivos de precisin de la geodesia por satlitey que es preciso corregir

23、en el proceso de obtencin de los parmetros, no se trata de un criterio a efectosde la eleccin de frecuencias preferidas. La prdida por absorcin afecta considerablemente alpresupuesto del enlace, slo por encima de unos 20 GHz. La ionosfera produce una absorcin despreciable por encima de unos 100 MHz.

24、 El lmite inferior de lasfrecuencias utilizables viene determinado por el desplazamiento de fase y el retardo de grupo de lasseales utilizadas para las mediciones.Los errores de medicin de distancia debidos a la ionosfera dependen del contenido electrnico total (CET),que vara en general con la latit

25、ud, la hora, la estacin y la actividad solar en un intervalo tan grande como elcomprendido entre 1,4 1016y 70 1016electrones/m2, e incluso superior en algunas regiones. La correccin directamediante el modelo no es muy precisa debido a la gran variabilidad de la ionosfera.Para reducir los errores de

26、medida debidos a un conocimiento insuficiente de la ionosfera, es necesario utilizarfrecuencias bastante elevadas o combinar los resultados de las mediciones efectuadas simultneamente en cierto nmerode frecuencias coherentes.En el cuadro 1 se indican el error bruto y el error residual corregido medi

27、ante la combinacin de mediciones endos frecuencias, para un valor medio de CET = 20 1016el/m2, y un trayecto vertical que atraviesa toda la ionosfera.En el caso de un trayecto oblicuo, inclinado 30 con relacin a la horizontal en el suelo, los valores delcuadro 1 se multiplicarn por 1,8. En los punto

28、s por debajo de 20 a 400 MHz o por debajo de 10 a 2 000 MHz, lacurvatura diferencial de los rayos produce un aumento rpido de los errores residuales.Como se advierte en el cuadro 1, la combinacin de mediciones de 2 frecuencias reduce considerablemente elerror de tipo ionosfrico. Sin embargo, si en e

29、se gnero de sistemas no hay una separacin suficiente en el espectroradioelctrico entre dichas frecuencias, los errores de tipo no ionosfrico aumentan por un factor que es, por ejemplo, deentre 1,2 y 1,6 en el caso del par 150/400 MHz y que llega a ser de 3,4 en el caso del par 1 227/1 575 MHz.Una co

30、nclusin importante que puede extraerse de las consideraciones precedentes es que, en general, lossistemas de medicin de una sola frecuencia no son adecuados para las misiones geodinmicas y de geodesia por satlitede gran precisin. Los sistemas de medicin para ese gnero de misiones requieren por lo me

31、nos dos bandas defrecuencias suficientemente separadas en el espectro radioelctrico.4 Rec. UIT-R SA.1030CUADRO 1Error ionosfrico en un trayecto vertical con CET = 20 1016el/m2Frecuencias Errores de medicin del trayectoPrincipal Auxiliar Error bruto en laError residual(MHz) (MHz) frecuencia principal

32、(Retardo de fase) (Retardo de grupo)400 150 50 m 0,24 m 0,48 m2 000 400 2 m 0,42 cm 0,83 cm1 575 1 227 3,2 m 0,15 cm 0,30 cm8 000 2 000 12,5 cm 0,005 cm 0,01 cm3.2 Anchura de banda necesaria3.2.1 Anchura de banda necesaria para las mediciones de efecto DopplerDebido al desplazamiento de frecuencia p

33、or efecto Doppler, la frecuencia recibida es superior o inferior a lafrecuencia transmitida en una cantidad + o , segn que la distancia en lnea recta disminuya o aumente. = v para las mediciones unidireccionales, = 2 v para las mediciones bidireccionales,siendo v la velocidad radial y la longitud de

34、 onda.El cuadro 2 da la anchura de banda necesaria, 2 para v = 9 km/s.CUADRO 2Anchura de banda necesaria para la medicin del efecto Dopplercorrespondiente a una velocidad radial de 9 km/s (MHz) 150 400 2 000 8 000 (m) 2 0,75 0,15 0,03752 Trayecto unidireccional 9 24 120 480(kHz)Trayecto bidirecciona

35、l 18 48 240 9603.2.2 Anchura de banda necesaria para las mediciones de distanciaEl principio de las mediciones de distancia radioelctrica consiste en medir el retardo de propagacin de fase ode grupo de las seales entre el vehculo espacial y la estacin terrena. Sin embargo la medicin no se realizagen

36、eralmente en la portadora debido a la ambigedad de n (unidireccional) o de n/2 (bidireccional). Con objeto deeliminar tal ambigedad, las mediciones se llevan a cabo en seales que modulan a la portadora.Rec. UIT-R SA.1030 5Se utilizan dos tipos principales de medicin. En uno se mide el retardo de fas

37、e de varias seales sinusoidales,o tonos, que modulan simultneamente o secuencialmente la portadora. El tono de frecuencia ms bajo se utiliza paraeliminar la ambigedad, en tanto que el ms alto determina la resolucin de la distancia. Las frecuencias de modulacinms altas son tpicamente las de aproximad

38、amente 1 a 10 MHz. Sin embargo, esta tcnica presenta la desventaja de queconcentra la energa de radiofrecuencia en rayas del espectro, por lo que su empleo puede resultar difcil en algunas delas bandas compartidas con servicios que requieran una proteccin definida en trminos de un lmite de la densid

39、adespectral de potencia.En el otro caso, se mide el retardo de grupo de un cdigo de seudorruido que va modulado en la portadora. Laenerga se difunde as por una banda de aproximadamente 1-10 MHz.En ambos casos, la anchura de banda de radiofrecuencia es, tras la modulacin de la portadora, deaproximada

40、mente 2-20 MHz. Cabe pensar que en el futuro se utilicen anchuras de banda mayores.Hay que aadir a esos valores el desplazamiento de frecuencia por efecto Doppler (vase el cuadro 2).3.2.3 Anchura de banda necesaria para la transmisin de datosLa velocidad de transmisin de los datos auxiliares es del

41、orden de varias decenas de bits por segundo. Estainformacin puede multiplexarse con las seales de medicin de distancias.3.3 Bandas de frecuencias utilizablesLas funciones de los sistemas de telecomunicaciones para la geodesia y la geodinmica por satlite guardanrelacin con el servicio de investigacin

42、 espacial y el servicio de exploracin de la Tierra por satlite. Adems, algunossistemas pertenecientes al servicio de radionavegacin por satlite pueden ser explotados para fines de geodesia o degeodinmica.El cuadro 3 indica algunas de las bandas de frecuencias utilizadas o previstas para la geodesia

43、y lageodinmica por satlite.CUADRO 3Bandas de frecuencias utilizadas o previstas en los sistemas de telecomunicaciones espacialesaplicados a la geodesia y a la geodinmicaBanda de frecuencias(MHz)Direccin Atribucin401-403 Tierra-espacio Exploracin de la Tierra por satlite1 215-1 260 Espacio-Tierra Rad

44、ionavegacin por satlite1 559-1 610 Espacio-Tierra Radionavegacin por satlite2 025-2 110 Tierra-espacio Investigacin espacial y exploracin de la Tierra por satlite2 200-2 290 Espacio-Tierra Investigacin espacial y exploracin de la Tierra por satlite7 190-7 235 Tierra-espacio Investigacin espacial8 025-8 400 Espacio-Tierra Exploracin de la Tierra por satlite8 450-8 500 Espacio-Tierra Investigacin espacialNota 1 Las bandas atribuidas al servicio de radionavegacin por satlite pueden ser utilizadas con estaciones de recepcin parafines de geodesia y geodinmica._