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En profundidad Fig. 5. a) Trayectoria simulada con un GSS8000. En azul posiciones donde el receptor obtuvo fix. b) Errores del receptor GPS. (Fuente: propia). es prácticamente instantánea desde el momento en que es disparado. En la figura 5b) se puede comprobar que segundos más tarde de perder la se-ñal el receptor la readquiere, pero con un error grande. No es hasta pasados 6 segundos -en el zenit- cuando este error disminuye por debajo del metro. Téngase en cuenta que la simulación sólo recoge los efectos de las acele-raciones en la señal de radiofrecuen-cia, no fenómenos físicos asociados a esos 50 g (sensibilidades del reloj interno por ejemplo). Esta pérdida instantánea de “fix” tiene una expli-cación sencilla: los anchos de banda de los bucles de seguimiento de un receptor GNSS son siempre un com-promiso entre la capacidad de captu-rar dinámicas cada vez más extremas y la capacidad de encontrar señal con coberturas limitadas, o resistencia al ruido. Por regla general los receptores comerciales convencionales suelen ir a soluciones que aseguren esto últi-mo sobre la capacidad de respuesta dinámica, como es lógico. Sin embar-go, si a los bucles de seguimiento se les aporta la solución de navegación del sistema INS (velocidad y acelera-ción), el receptor GNSS sólo tendrá que ‘seguir’ el ruido del reloj del re-ceptor y el error en la navegación INS, y no la dinámica completa del vehícu-lo o antena, permitiendo usar anchos de banda más estrechos y aun así se-guir la dinámica. Conclusiones • Se ha justificado el uso de una hibridación INS/GNSS para esta aplicación. • El filtrado que más ventajas ofrece es el fuerte, aún a costa de pagar el precio de complejidad en la im-plementación. • Tanto simulaciones numéricas como diversos ensayos de labo-ratorio han sido necesarios para ajustar y validar los algoritmos. • Se está trabajando en el diseño hardware, e introduciendo la algo-ritmia en un procesador embebido. Se ha presentado un ejemplo de im-plementación de un algoritmo de inte-gración fuerte INS/GNSS. El modelo de sistema se realizó mediante cuaternios para definir la actitud, y en estado de errores para: 1) asegurar que dichas variables tendrán valores acotados, 2) disminuir el tamaño del vector de estado, disminuyendo la carga compu-tacional del algoritmo, 3) separar la pro-pagación del estado de su corrección. El algoritmo empleado para realizar la fusión sensorial es un EKF, en el caso concreto de las PGM va enfocado a poder readquirir la señal del GNSS rápidamente tras el lanzamiento. A su vez, el INS seleccionado es tal que con su ancho de banda es capaz de recoger la dinámica del vehículo. Por último, gracias al uso del filtrado fuer-te, se mejora la robustez de la navega-ción, el receptor GNSS es usado como un sensor más, e incluso sin una solu-ción de navegación se sigue acotando el error producido por la integración de las ecuaciones de navegación. Referencias 1 Titterton D, Weston J. Strapdown Inertial Navigation Technology. Res-ton: IET; 2004. 2 Jay A. Farrel, Aided Navigation Systems: GPS and High Rate Sen-sors. New York: McGraw-Hill; 2008. 3 Official U.S. government infor-mation about the Global Positioning System (GPS) and related topics. Available from: http://www.gps.gov/ systems/gps/performance/accuracy/ 4 Schmidt, G.; Richard E. INS/GPS Integration architectures. NATO RTO Lecture Series, RTO-EN-SET-116, Low-Cost Navigation Sensors and In-tegration Technology, 2011. 5 Grewal, M. S., L. R. Weill, and A. P. Andrews, Global Positioning Sys-tems, Inertial Navigation, and Integra-tion. New York: Wiley; 2001. 6 Gufsson F. Particle filter theory and practice with positioning aplications. IEEE Aeroespace and Electronics Ma-gazine. 2010; 25(7):53-82. 7 An example available from: ht tp://www.analog.com/media/ e n / n e w s - m a r k e t i n g - c o l l a t e r a l / s o l u t i o n s - b u l l e t i n s - b r o c h u r e s / MEMS-IMU-Brochure.pdf 8 Montenbruck O.; Enderle W.; Schesny M.; Gabosch V.; Ricken S.; Turner P. Position-Velocity Aiding of a Mitel ORION Receiver for Soun-ding- Rocket Tracking. ION GPS 2000 Conference, Salt Lake City, 19-22 Sept. 2000. 9 Mumford, Parkinson, et al. An open GNSS Research Receiver. Journal of GPS. 2004; 3(1-2), 63-69. 18 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 58. Tercer trimestre 2018


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