Publication: Geolocalizaciones newtoniana y postnewtoniana mediante la técnica TDOA: el efecto "time-delay" de Shapiro
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Publication date
2011-01
Defense date
2011-03-18
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Abstract
En esta Tesis se presenta un procedimiento para localizar radiotransmisores pasivos situados en el entorno de la Tierra mediante satélites artificiales y mediciones TDOA. Las localizaciones de los radiotransmisores se determinan en forma cerrada mediante ecuaciones algebraicas que corresponden a los modelos newtoniano y postnewtoniano del campo gravitatorio terrestre. La Geolocalización, es decir, la localización de un radiotransmisor cuyas señales son captadas por un conjunto de receptores en posiciones conocidas, es una técnica muy importante que tiene numerosas aplicaciones en diversos escenarios, tanto civiles como militares. Entre estas aplicaciones cabe destacar las de la vigilancia aérea, terrestre y marítima; la búsqueda y rescate de personas y buques en alta mar y la aproximación controlada de los aviones a los aeropuertos. También se utiliza en el diseño de sistemas inteligentes de transporte, así como para el seguimiento de animales salvajes, teléfonos móviles y de vehículos. El problema de la Geolocalización es, pues, en cierto sentido, el problema inverso del de Navegación. Dependiendo de la naturaleza de los radiotransmisores, los receptores están situados en tierra o, bien, en el espacio exterior, aunque también existen configuraciones mixtas. Los métodos más usuales para determinar la posición de un radiotransmisor son: el método AOA (Angle Of Arrival), con el que se trata de determinar ángulos de llegada de la señal emitida; el método TOA (Time Of Arrival), con el que se utilizan los instantes de llegada de la señal a los receptores y elmétodo TDOA (Time Di¤erence Of Arrival), en el que los datos son las diferencias de los tiempos de llegada de la señal a los receptores. En este caso, los receptores más comúnmente utilizados son los satélites artificiales. De estos tres métodos, el más adecuado para localizar un radiotransmisor pasivo, es decir, que no coopera en su localización, es el método TDOA. Las razones de su idoneidad son las siguientes: primera, las antenas que se utilizan con el método AOA se han de calibrar con mucha frecuencia para alcanzar suficiente precisión, y esto implica un mantenimiento muy costoso; segunda, para utilizar el método TOA se necesita que el radiotransmisor coopere (al menos proporcionando el instante de emisión de la señal) y, finalmente, con el método TDOA, igual que con el método TOA, no se necesitan receptores dedicados exclusivamente al fin que se persigue y, por lo tanto, el coste de la localización es relativamente bajo. El problema de la Geolocalización de un radiotransmisor que está situado en el entorno de la Tierra mediante mediciones TDOA consiste, pues, en la utilización como sistema de receptores de un conjunto apropiado de satélites arti ciales para la determinación computacional de las coordenadas espaciales del radiotransmisor en el instante en que éste emite una señal, así como de ese instante, utilizando mediciones TDOA. Con el procedimiento que se presenta en esta Tesis para la resolución de este problema se alcanzan los dos siguientes objetivos: primero, se obtienen localizaciones, en muchos casos únicas, mediante ecuaciones algebraicas cuya resolución numérica resulta relativamente sencilla (excepto en algunos casos) y, segundo, se incrementa la precisión nominal newtoniana de cada localización utilizando el modelo postnewtoniano del campo gravitatorio terrestre. Para alcanzar estos objetivos hemos utilizado, por un lado, la función de universo de Synge, tanto para el modelo newtoniano como para el modelo postnewtoniano del campo gravitatorio terrestre y, por otro, hemos introducido un conjunto apropiado de modificaciones en los dos métodos de Geolocalización por TDOA propuestos por Ho y Chan para satélites geoestacionarios, de manera que estas modificaciones permiten utilizar, además de este tipo de satélites, cualquier otro.
Description
Keywords
Geolocalización, Time Difference Of Arrival, TDOA