…Es posible determinar la orientación de un cuerpo a partir de medidas GPS

Ingenieros de GMV en colaboración con la Agencia Europea del Espacio (ESA) consiguieron en 1989 demostrar experimentalmente que era posible determinar con gran precisión la orientación de un cuerpo a partir del procesado diferencial de medidas GPS procedentes de dos antenas sólidamente unidas al mismo. Los resultados fueron publicados en la prestigiosa revista IEEE en su edición de 1990. La idea de utilizar medidas interferómetricas GPS para determinar la actitud de un sólido fue en realidad propuesta mucho antes. De hecho A.K. Brown propone esta idea en 1982 (http://adsabs.harvard.edu/abs/1983igss….2.1289B). Cuando en 1989 la Agencia Europea del Espacio decidió contratar a GMV el desarrollo de los modelos matemáticos, los algoritmos y software de procesado necesario para determinar la actitud y su posterior validación experimental, había tan solo una docena de satélites GPS en órbita. No obstante ya había cortos periodos de tiempo durante los cuales se tenía a la vista 4 o incluso 5 satélites (actualmente lo habitual es contar con más de 10 satélites a la vista a cielo descubierto), lo que permitía realizar los experimentos necesarios (de hecho las mejores condiciones de visibilidad de satélites en Madrid en aquella época eran a primeras horas de la madrugada, lo que obligaba a hacer largas esperas nocturnas).

Para realizar los experimentos se adquirieron dos de los primeros receptores GPS disponibles en el mercado en aquella época. Se trataba de receptores GPS Motorola Eagle, auténticas piezas de museo de cuatro canales que en su momento costaron cerca de dos millones de pesetas cada uno (como curiosidad cuando se trajeron de Holanda hubo dificultades en aduanas porque no existía un código de importación para el equipo). Aunque pensados para aplicaciones de navegación marítima (el sector marítimo fue el primero en incorporar el GPS) era uno de los pocos que proporcionaba a través de su puerto serie medidas crudas de fase de portadora sin las cuales resultaba imposible realizar el experimento (las medidas comúnmente utilizadas para determinar la posición, las medidas de pseudorange o pseudodistancia no valen pues contienen un ruido de medida excesivamente grande).

En la fotografía se puede ver el brazo pivotante (de 2 m de longitud) con las dos antenas de los receptores GPS en su extremo que se utilizó durante la pruebas (la fotografía está sacada en la azotea del centro de investigación de la ESA en Nordwijk -Holanda a donde se desplazaron los ingenieros de GMV a realizar las pruebas definitivas).

Adjunta se puede ver una gráfica con un “plot” de los resultados obtenidos. Durante el experimento en cuestión se mantuvo la elevación del brazo y se hizo un cambio en el azimut de 10 grados.

El comprobar experimentalmente que los algoritmos de procesado desarrollados a partir de las ecuaciones de observación teóricas funcionaban a la perfección fue para los ingenieros de GMV uno de esos momentos que no tienen precio. Hoy en día esta tecnología es ampliamente utilizada y existen varios equipos comerciales en el mercado para su uso en diferentes entornos, destaca por ejemplo su uso como sensor de rumbo para barcos.

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