Antenas GNSS/GPS para aplicaciones marinas y marítimas

Las antenas GNSS, cuando se conectan a receptores GNSS, permiten una navegación y posicionamiento precisos basados en satélites para la seguridad marítima, las operaciones en alta mar, la exploración científica y el control dinámico de embarcaciones. Diseñadas para funcionar en entornos oceánicos extremos, las antenas GNSS marinas desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la integridad de la señal en presencia de interferencias, reflexiones multitrayecto y condiciones meteorológicas adversas.

Esta categoría engloba diversas soluciones de antenas GNSS para distintos tipos de embarcaciones y perfiles de misión. Entre ellas se incluyen antenas autónomas, módulos integrados de antena-receptor, configuraciones activas y pasivas, y modelos compatibles con varias constelaciones de satélites, como GPS, GLONASS, Galileo y BeiDou.

Tipos de antenas GNSS para uso marítimo

Antenas GPS-713 de Hexagon | NovAtel

Antenas GNSS pasivas

Las antenas GNSS pasivas reciben las señales de los satélites pero no las amplifican. Dependen del receptor para el procesamiento y amplificación de la señal. Se suelen utilizar en aplicaciones en las que la longitud de los cables es corta, la pérdida de señal es mínima y las interferencias externas son limitadas.

• Caso de uso: pequeñas embarcaciones, drones y sistemas de vigilancia marina de corto alcance.
• Ventajas: Bajo coste, bajo consumo de energía, diseño sencillo

Antenas GNSS activas

Las antenas GNSS activas incluyen un amplificador de bajo ruido (LNA) integrado para reforzar las señales de satélite débiles antes de su transmisión al receptor. Son esenciales cuando los cables coaxiales largos introducen una atenuación significativa de la señal.

• Casos prácticos: Buques comerciales, plataformas marinas, boyas científicas, vehículos autónomos de superficie.
• Ventajas: Mejor calidad de la señal en largas distancias, mayor atenuación de interferencias

Módulos antena-receptor GNSS (antenas inteligentes)

Los módulos integrados combinan una antena GNSS y un receptor en una sola carcasa. Estas antenas “inteligentes” simplifican la instalación y reducen el número de componentes externos necesarios, por lo que son muy adecuadas para aplicaciones en las que hay que minimizar el espacio y el cableado.

• Casos prácticos: Vehículos marinos autónomos, sensores oceánicos modulares, sistemas basados en boyas.
• Ventajas: Despliegue simplificado, pérdida de señal reducida, compatibilidad “plug-and-play”.

Antenas de anillo de choque

Las antenas de anillo de estrangulación son dispositivos de precisión que suprimen las interferencias multitrayecto, que pueden degradar la precisión posicional. Estas antenas se utilizan a menudo en aplicaciones científicas y geodésicas que requieren una precisión milimétrica.

• Caso de uso: Estudios hidrográficos y geodésicos, mareógrafos, estaciones de control permanente.
• Ventajas: Gran estabilidad posicional, supresión de trayectos múltiples

Antenas helicoidales y de parche

Las antenas helicoidales ofrecen un gran ancho de haz y polarización circular derecha (RHCP), lo que las hace resistentes en entornos marinos dinámicos. Las antenas de parche, incluidos los diseños cerámicos y microstrip, son compactas y se utilizan ampliamente en sistemas integrados y ligeros.

• Casos prácticos: UAV, boyas compactas, sondas de investigación, telemetría marina.
• Ventajas: Ligeras, alta ganancia, polarización estable

Antenas de patrón de recepción controlado (CRPA)

Los sistemas CRPA ajustan dinámicamente el patrón de recepción de la antena para suprimir interferencias e interferencias. Estos sistemas son fundamentales en misiones de defensa, seguridad y navegación autónoma, donde la fiabilidad es primordial.

• Caso de uso: buques de guerra, misiones SAR, plataformas de seguridad en alta mar.
• Ventajas: Capacidad antiparásitos, estimación de la dirección de llegada.

Aplicaciones de las antenas GNSS marinas

Las antenas GNSS se despliegan en un amplio espectro de aplicaciones marítimas, cada una de las cuales requiere distintos niveles de rendimiento y resistencia ambiental:

• Navegación de buques y evitación de colisiones: Garantiza un funcionamiento seguro utilizando datos GPS/GNSS fusionados con sistemas AIS y de radar.
• Sistemas de posicionamiento dinámico (DPS): Mantiene una localización precisa del buque para la construcción en alta mar, el despliegue de ROV y las operaciones submarinas.
• Estudios hidrográficos y oceanográficos: Admite la recopilación de datos de alta precisión para la cartografía del fondo marino, los estudios costeros y la supervisión del hábitat marino.
• Sistemas marinos autónomos: Navegación en tiempo real en vehículos de superficie no tripulados (USV) y vehículos submarinos autónomos (AUV) .
• Plataformas marinas y sistemas de boyas: Permite la sincronización, el posicionamiento y la telemetría para instalaciones de petróleo, gas y energías renovables.
• Operaciones portuarias y de atraque: Facilita la gestión de flotas y los servicios de tráfico de buques (VTS), así como los procedimientos automatizados de atraque en puertos congestionados.
• Búsqueda y salvamento (SAR): Mejora el seguimiento de la ubicación para misiones de salvamento en entornos adversos.

Capacidad multiconstelación y multibanda

GAJT-410MS Antena anti-interferencia GNSS avanzada de Hexagon | NovAtel

Las antenas GNSS modernas admiten múltiples constelaciones de satélites (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou) y bandas de frecuencia (L1, L2, L5) para mejorar la precisión, redundancia y fiabilidad de la señal. Las antenas de doble banda y multibanda se adoptan cada vez más en entornos con trayectos múltiples y bloqueo de la señal.

La funcionalidad multibanda permite servicios de corrección GNSS como la cinemática en tiempo real (RTK) y el posicionamiento preciso de puntos (PPP). Estos servicios se basan en mediciones de fase de múltiples frecuencias para corregir una serie de errores de posicionamiento, como retrasos ionosféricos y troposféricos, errores en el reloj y la órbita de los satélites e interferencias por trayectos múltiples, lo que en última instancia permite una precisión de posicionamiento de centímetros. La compatibilidad con los servicios de corrección multibanda es esencial para las aplicaciones marinas que exigen una navegación de alta precisión, como el posicionamiento dinámico, los estudios hidrográficos y el funcionamiento autónomo de buques.

Consideraciones clave en la selección de antenas GNSS

Al seleccionar una antena GNSS para aplicaciones marinas, deben evaluarse varios factores mecánicos y de rendimiento:

• Ganancia y sensibilidad: Las antenas de alta ganancia mejoran la recepción de la señal en condiciones de baja visibilidad de los satélites.
• Polarización: Los satélites GNSS transmiten usando polarización circular derecha (RHCP), y las antenas GNSS marinas se diseñan normalmente para adaptarse a esta polarización para optimizar la recepción de la señal. Aunque se prefiere la RHCP, especialmente en entornos dinámicos o propensos a múltiples rutas, algunas antenas compactas o de menor coste pueden utilizar diseños alternativos que se aproximan o comprometen la alineación de la polarización.
• Clasificación IP y resistencia a la intemperie: IP67 o superior garantiza la protección contra el agua salada, la humedad y las temperaturas extremas.
• Opciones de montaje: Los soportes de mamparo, mástil o magnéticos deben elegirse en función de los requisitos de la plataforma.
• Materiales de construcción: El uso de acero inoxidable, materiales compuestos y materiales resistentes a la corrosión prolonga la vida útil de la antena en entornos marinos.
• Supresión de interferencias: Los filtros integrados, los planos de tierra o la tecnología CRPA mitigan las interferencias y los trayectos múltiples.

Integración y conectividad

Las antenas GNSS marinas suelen requerir tipos de conectores específicos (SMA, TNC), longitudes de cable e interfaces NMEA 0183 o NMEA 2000 compatibles. Las antenas integradas agilizan la integración del sistema, especialmente en redes de sensores distribuidas o despliegues limitados.

Normas aplicables

Las antenas GNSS marinas pueden adherirse a las siguientes normas para garantizar la fiabilidad y la interoperabilidad:

• MIL-STD-810: Consideraciones de ingeniería ambiental para antenas de grado militar
• IEC 61108: Normas para equipos de navegación y radiocomunicaciones marítimas
• RTCM 10402.3: Norma para servicios GNSS diferenciales
• SOLAS de la OMI: normativa sobre seguridad de la vida humana en el mar que afecta al uso de GNSS en la navegación comercial

Resumen de los tipos de antenas GNSS y sus aplicaciones