Sistemas de navegación satelital y su aplicación en Guatemala (página 2)

Algunos de los Estados miembros de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) han empezado a utilizar los sistemas GNSS. Estos sistemas han sido recomendados y vistos con buenos ojos por la OACI, como un elemento clave en el desarrollo de los sistemas de Comunicaciones, Navegación y Vigilancia que apoyan el control del tráfico aéreo en el mediano y largo plazo.

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11 Agencia Espacial Europea, http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/The_future_-_Galileo/What_is_Galileo, (15 de diciembre de 2014).

En el plano operacional los sistemas GPS integrados en las cabinas de las aeronaves sirven para guiar al "piloto automático", a través de la planificación de rutas RNAV. Sin embargo es necesario implementar sistemas de aumentación para lograr una mayor precisión en el aterrizaje y aproximación. Cabe mencionar que para una aproximación precisa en los aterrizajes se recomienda el uso del sistema de aumentación GBAS.

Figura 9. Múltiples aplicaciones de los sistemas GNSS

Fuente: http://www.gps.gov/applications/

2.10 SISTEMAS DE AUMENTACION

Un sistema de aumentación es un elemento que mejora la precisión del sistema GNSS para la navegación en ruta, aterrizaje y despegues. La precisión de posicionamiento de un satélite se ve impedida por errores en sus retardos de reloj y de la señal causados ??por las condiciones atmosféricas o ionosféricas las cuales se ampliará más adelante.

El sistema es también llamado GPS diferencial o DGPS. El sistema de aumentación compensa esas discrepancias mediante la transmisión de correcciones a los receptores de GPS. La precisión del GPS "normal" es de aproximadamente 5 a 21 metros. Sin embargo cuando la señal satelital es aumentada con los sistemas de aumentación la precisión puede ser de hasta 10 centímetros.

La manera que funciona un sistema de aumentación es utilizando las estaciones ubicadas en tierra, las cuales han sido medidas muy cuidadosamente y su ubicación exacta se conoce con gran precisión. A medida que se reciben las señales de los satélites GPS, que se comparan con los valores que deberían recibir y las diferencias se usan para calcular las correcciones. Las correcciones se transmiten a los receptores de GPS a través de satélites geoestacionarios u ondas de radio terrestre.

2.10.1 SISTEMA DE AUMENTACIÓN (ABAS)

El sistema ABAS es un mecanismo de aumentación que va colocado en la aeronave. Es un sistema que emplea más de 4 satélites para calcular la posición de la aeronave en vuelo y de esta forma es capaz de detectar fallos en el envío de información. 12

2.10.2 SISTEMA DE AUMENTACIÓN BASADO EN TIERRA (GBAS)

El Sistema de Aumentación Basado en Tierra o sistema GBAS (Ground Based Augmentation System), es un sistema de corrección y aumentación de señales del Sistema GNSS mediante una red de antenas receptoras terrestres trasmitiendo en las bandas de alta frecuencia y una vez corregida la señal por medio de un procesador trasmite la información directamente mediante antenas terrestres a las aeronaves. 13

Una estación terrestre GBAS es instalada en las proximidades del aeropuerto con un conocimiento muy preciso de su posición. El sistema GBAS vigila las señales del sistema GPS con sus antenas que están instaladas en el aeródromo y transmite correcciones de la distancia, mensajes de integridad locales y datos de aproximación directamente al receptor mediante una radiodifusión de datos VHF (Very High Frequency) corregidos y confiables. Más adelante se profundizará sobre este sistema y su posible implementación en el Aeropuerto Internacional La Aurora.

El GBAS se diferencia de los otros sistemas de aumentación como el SBAS o ABAS porque no dependen de satélites geoestacionarios (satélites que permanecen en un mismo punto de la tierra) debido a que el GBAS no está diseñado para dar servicio sobre amplias regiones geográficas. Es por ello que su uso principal se da en el control del tráfico aéreo en apoyo a las fases de aproximación de precisión.

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12 H. Bennani, Airborne Based Augmentation system, pág. 7-12.

13 Administración Federal de Aviación, http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ato/service_units/techops/navservices/gnss/laas/, (29 de abril de 2014).

Figura 10. Diseño del sistema GBAS

Fuente: http://gpsworld.com/wp-content/uploads/2014/04/Fig1.jpg

2.10.3 SISTEMA DE AUMENTACIÓN (SBAS)

El Sistema de Aumentación basado en Satélites o sistema SBAS (Satellite Based Augmentation System), es un sistema que utiliza uno o más satélites geo-estacionarios (satélites que permanecen aparentemente inmóviles sobre un determinado punto en la tierra) para brindar corrección y aumento a las señales del sistema GNSS. 14

Los sistemas SBAS mejoran el posicionamiento horizontal y vertical del receptor y proporcionan información sobre la calidad de las señales. Aunque inicialmente fue desarrollado para dar una precisión mayor a la navegación aérea, cada vez se está generalizando más su uso en otro tipo de actividades que requieren de un uso sensible de la señal GPS.

Estos sistemas de aumentación son desarrollados por distintos países, que se basan en el uso de satélites geoestacionarios, es decir, satélites que permanecen inmóviles sobre un determinado punto de nuestro planeta, pero en realidad se mueven igual que la Tierra.

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14 OACI (2005), Documento 9849 Manual sobre el Sistema Mundial de Navegación por Satélite GNSS (1ª.ed.) México, capítulo II, sección 2.3

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2.11 VULNERABILIDADES DE LOS SISTEMAS GNSS

La vulnerabilidad más notable de los sistemas GNSS es la posibilidad de ser interferida la señal. Existen varias fuentes de posible interferencia a los GNSS: tanto dentro del espectro electromagnético como fuera de éste. Estas Interferencias pueden ser involuntarias, intencionales, efectos ionosféricos y otros efectos atmosféricos como las perturbaciones solares, las manchas solares, los cambios ionosféricos rápidos y grandes, etc.

Las señales de los sistemas GNSS son vulnerables debido a la potencia relativamente baja de la señal recibida, pues provienen de satélites y cada señal cubre una fracción significativamente grande de la superficie terrestre. En aviación, las normas y métodos recomendados (SARPS) de la OACI para los GNSS exigen un nivel de rendimiento específico en presencia de niveles de interferencia definidos por la máscara de interferencia del receptor. La interferencia de niveles superiores puede causar pérdida de servicio pero no se permite que tal interferencia resulte en información peligrosa o que induzca a error. 15

2.11.1 INTERFERENCIA INVOLUNTARIA

La probabilidad y consecuencias operacionales de esta interferencia varían con el medio. No se considera una amenaza importante siempre que los Estados ejerzan el control y protección adecuados del espectro electromagnético. Se ha determinado que la mayor parte de los casos de interferencia de GNSS notificados proviene de los sistemas de a bordo. Los dispositivos electrónicos portátiles también pueden causar interferencia al GNSS y a otros sistemas de navegación.

Las fuentes terrestres de interferencia incluyen actualmente las comunicaciones VHF móviles y fijas, enlaces de radio punto a punto en la banda de frecuencias GNSS, estaciones de televisión, ciertos sistemas de radar, sistemas de comunicaciones móviles por satélite y sistemas militares.

Las ciudades grandes con fuentes considerables de interferencia de radiofrecuencias (RF), los sitios industriales, etc., son más propensos a la interferencia involuntaria que las regiones remotas. La probabilidad de esa interferencia depende de la reglamentación estatal del espectro y de la administración de frecuencias y de su cumplimiento en cada estado o región.

2.11.2 INTERFERENCIA INTENCIONAL

Debido a su poca potencia, las señales de los GNSS pueden bloquearse con transmisores de baja potencia llamados "Jammers". Aunque no se han registrado casos de bloqueo intencional dirigido a aeronaves civiles la posibilidad de obstrucción intencional de la señal debe considerarse y evaluarse como una amenaza. Cabe destacar que el uso de los jammers es ilegal debido a que pone en riesgo la seguridad operacional de aviación.

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15 David Abelardo García Álvarez, Tesis sobre el Sistema GNSS, capítulo I, sección 5.2.

2.11.3 EFECTOS IONOSFÉRICOS

La propagación de la señales GNSS puede ser alterada principalmente por objetos físicos, tales como el terreno, edificios y el recubrimiento del suelo. Sin embargo, la propagación de radicación solar en la ionosfera (parte de la atmósfera cargada eléctricamente), es debido a las tormentas solares puede llegar a afectar la transmisión de estas señales en largas distancias y puede dar lugar a pérdidas relativamente pequeñas en cuanto a integridad y disponibilidad, nada significativas. Los principales efectos de las tormentas ionosféricas en GNSS son:

• Mayor error en la transmisión de datos por la atenuación de la señal.

• Rechazo de datos en algunos sistemas GNSS.

• Riesgo de pérdida de integridad durante la navegación en ruta o en la fase de aterrizaje y pérdida de señal GNSS en casos extremos.

2.11.4 EFECTOS DE MULTITRAYECTO

Otra fuente de error es el fenómeno denominado de multitrayecto, que consistente en la propagación de una onda o señal GNSS por varios caminos diferentes, causando así errores en el procesamiento de la señal.

2.11.5 ERRORES DE EFEMÉRIDES Y DE RELOJ

Los errores orbitales del satélite GPS o también conocido como errores de efemérides consisten en las imprecisiones de la localización que el satélite GPS transmite, adicional a estos errores también existen los errores del reloj porque los relojes internos del receptor GPS a bordo de la aeronave no son tan precisos como los relojes atómicos que portan los satélites GNSS, se puede llegar a producir pequeños errores al momento de recibir los datos de la señal.

Figura 11. Efectos ionosféricos

Fuente: http://reflexions.ulg.ac.be/ionospheric_refraction.png

2.12 LEGISLACIÓN AERONÁUTICA

Se pueden definir como Legislación Aeronáutica al conjunto de leyes, reglamentos y disposiciones normativas que regulan la navegación aérea y todo lo relacionado con materia aeronáutica en Guatemala.

La Aviación Civil Guatemalteca está regulada bajo varios acuerdos y convenios internacionales de aviación civil además de las propias leyes de Guatemala. La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) es la encargada de coordinar, recomendar, normar todas las operaciones de aviación con los estados miembros. El Convenio de Chicago de 1944 define "Estado contratante o signatario" a aquel Estado que ha firmado y ratificado el Convenio de Chicago del año 1944 donde se estipulaban todas las normas, recomendaciones, tratados en materia de aviación civil. El Estado de Guatemala es miembro de la OACI. 16

2.13 ORDENAMIENTO JURÍDICO AERONÁUTICO GUATEMALTECO

El ordenamiento jurídico es el conjunto de normas jurídicas que rigen en un lugar determinado en una época concreta. En la figura 12 se puede apreciar la jerarquía de las leyes que rigen la Aviación Civil en Guatemala.

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16 Congreso de la República de Guatemala (2000), Ley de Aviación Civil, Decreto No. 93-2000, capítulo II, artículo 5.

Esta jerarquía también se le conoce como la pirámide de Kelsen. A continuación se describe cada elemento que está representado y pertenece a la jerarquía legal de la legislación aeronáutica guatemalteca:

• La Constitución Política de la República de Guatemala: es la ley suprema de la República de Guatemala, en la cual se rige todo el Estado y sus demás leyes, es llamada también "Carta Magna". 17

• El Convenio sobre Aviación Civil Internacional de 1944: es conocido como el Convenio de Chicago y tuvo por objeto actualizar las normas sobre Aviación Civil Internacional. Actualmente es el tratado normativo más importante en relación al Derecho Público Internacional Aeronáutico.

• La Ley de Aviación Civil o Decreto 93-2000: es una ley que tiene por objetivo normar el ejercicio de las actividades de aeronáutica civil, en apoyo al uso racional, eficiente y seguro del espacio aéreo, con fundamento en lo preceptuado en la Constitución Política de la República de Guatemala, los convenios y tratados internacionales ratificados por Guatemala, los reglamentos emitidos para el efecto y demás normas complementarias. 18

• El Reglamento de la Ley de aviación civil (Acuerdo Gubernativo 384-2001): es una norma jurídica de carácter general dictada por la Administración pública y con valor subordinado a la Ley, es decir es un documento que especifica normas para regular las actividades de los miembros de la comunidad aeronáutica. Consiste en sentar bases para la convivencia y prevenir los conflictos que se pueden generar entre los individuos. 19

• Las Regulaciones de Aviación Civil (RACS): son como los anexos de la OACI que recogen todos los aspectos del transporte aéreo y tratan sobre cuestiones técnicas fundamentales para su normalización y regulación.

• Circulares y documentos son publicaciones de la DGAC o de los fabricantes de aeronaves: son las que instruyen, informan y clarifican materias relativas

a la reglamentación aeronáutica, seguridad de vuelo u otros asuntos de carácter operativo, técnico y administrativo, dirigidos a los diversos organismos en los que la Dirección General tenga injerencia.

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17 Diccionario Municipal de Guatemala (2009), Fundación Konrad Adenauer.

18 Congreso de la República de Guatemala (2000), Ley de Aviación Civil, Decreto No. 93-2000, capítulo II, artículo 1.

19 Congreso de la República de Guatemala (2000), Ley de Aviación Civil, Decreto No. 93-2000, capítulo II, artículo 6.

Figura 12. Jerarquía legal de la Aviación Civil

Guatemalteca

Fuente: Ley de Aviación Civil

2.14 LEY DE AVIACIÓN CIVIL

El Congreso de la República de Guatemala en el año 2000 emitió el un decreto conocido como la "Ley de Aviación Civil de Guatemala" o "Decreto Número 93-2000". La Ley de Aviación Civil tiene como objetivo normar el ejercicio de las actividades de aeronáutica civil en apoyo al uso racional, eficiente y seguro del espacio aéreo, con fundamento en lo preceptuado en la Constitución Política de la República, los convenios y tratados internacionales ratificados por Guatemala y los reglamentos emitidos para el efecto y demás normas complementarias. 20

Actualmente este decreto permite que las autoridades aeronáuticas puedan obtener un control efectivo de todas las actividades de aviación civil que se desarrollen en el territorio nacional y así poder contar con el marco jurídico o

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20 Congreso de la República de Guatemala (2000), Ley de Aviación Civil, Decreto No. 93-2000, capítulo II, artículo 2.

respaldo legal necesario para permitir que la DGAC pueda ser la entidad rectora en la materia de aviación y establecer las normas que exige la OACI para la vigilancia de seguridad operacional, entre muchas otras funciones.

La Ley de Aviación Civil designa que la Dirección General de Aeronáutica Civil es el órgano encargado de normar, supervisar, vigilar y regular, reglamentos, regulaciones y disposiciones complementarias, los servicios aeroportuarios, los servicios de apoyo a la Navegación Aérea, los servicios de Transporte Aéreo, de Telecomunicaciones y en general todas las actividades de Aviación Civil en el territorio y espacio aéreo de Guatemala.

Como se mencionó anteriormente una de las funciones de la Dirección General de Aeronáutica Civil, es supervisar la prestación de los servicios de navegación (incluidos los Sistemas GNSS, ILS, GBAS, etc.) de control del tráfico aéreo (ATM) y de transporte, velando que siempre se cumplan con los requisitos técnicos de seguridad y protección al vuelo y navegación aérea, de acuerdo con las normas y otras disposiciones nacionales e internacionales de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI).

La Dirección General de Aeronáutica Civil es la responsable de que se realicen las acciones, preventivas, correctivas o de implementación de un nuevo sistema, a fin de que hay eficiencia en la seguridad y la Navegación Aérea. La base legal de los Sistemas GNSS, GPS, GBAS, SBAS, entre otros, son los siguientes artículos de la Ley de Aviación Civil (decreto 93-2000): 21

2.14.1 OBJETO, SOBERANÍA Y NORMAS INTERNACIONALES

ARTICULO 1.- Objeto. La presente ley tiene como objetivo normar el ejercicio de las actividades de aeronáutica civil, en apoyo al uso racional, eficiente y seguro del espacio aéreo, con fundamento en lo preceptuado en la Constitución Política de la República, los convenios y tratados internacionales ratificado por Guatemala, los reglamentos emitidos para el efecto y demás normas complementarias.

ARTÍCULO 3.- Soberanía del Espacio Aéreo. La República de Guatemala ejerce soberanía plena y exclusiva sobre el espacio aéreo correspondiente a su territorio y a sus aguas territoriales. El uso, aprovechamiento y explotación del espacio aéreo con fines aeronáuticos de carácter civil se realizará de conformidad con lo estipulado en la Constitución Política de la República de Guatemala, en los acuerdos, tratados y convenios internacionales sobre la materia, signados y ratificados por Guatemala, las leyes ordinarias, lo prescrito en esta ley, su reglamento, regulaciones y disposiciones complementarias.

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21 Congreso de la República de Guatemala (2000), Ley de Aviación Civil, Decreto No. 93-2000, capítulo III, artículo 44.

ARTÍCULO 5.- Normas Internacionales. El Gobierno de Guatemala adopta las normas internacionales de la Organización de Aviación Civil Internacional, para las actividades previstas en esta ley.

2.14.2 FUNCIONES DE LA DGAC

ARTÍCULO 7.- Funciones. Son funciones de la Dirección, además de otras señaladas en esta ley, las siguientes:

a) Elaborar, emitir, revisar, aprobar y modificar las regulaciones y disposiciones complementarias de aviación que sean necesarias, para el cumplimiento de la presente ley y sus reglamentos.

c) Supervisar la prestación de los servicios de navegación, de control del tráfico aéreo, de transporte aéreo y telecomunicaciones en lo que le corresponde, para que cumplan con los requisitos técnicos de seguridad y protección al vuelo, de acuerdo con las normas y otras disposiciones nacionales e internacionales, generalmente aceptadas, velando en todo momento por la vigilancia de la seguridad aeronáutica.

h) Intercambiar a través de Organismos Internacionales o Direcciones Generales información concerniente a la aviación civil, para fortalecer u homogenizar criterios sobre los mecanismos de seguridad aérea.

i) Estructurar y Administrar su presupuesto y llevar los registros correspondientes.

j) Otorgar las autorizaciones necesarias para la explotación de servicios aeronáuticos.

n) Coordinar y supervisar la utilización del espacio aéreo para garantizar la seguridad y protección al vuelo.

o) Participar como el órgano técnico representativo del Estado, en coordinación con los órganos competentes, en las reuniones de los organismos internaciones de aeronáutica civil y en las negociaciones de tratados, acuerdos y convenios internaciones en materia de aeronáutica civil.

q) Supervisar la implementación de los acuerdos, convenios y tratados internaciones que en materia de aviación civil estén ratificados por Guatemala.

s) Presentar al Presidente de la República, por conducto del Ministerio de Comunicaciones, Infraestructura y Vivienda, los proyectos de reglamentos y acuerdos para su conocimiento y posterior aprobación.

2.15 REGLAMENTO DE LA LEY DE AVIACIÓN CIVIL

Además de las disposiciones legales de la Ley de Aviación Civil (decreto 93-200), la DGAC cuenta con otras herramientas legales que le permiten ejercer sus funciones y desarrollar proyectos de manera profesional, precisa y especializada. El nombre de este instrumento legal es el Reglamento a la Ley de Aviación Civil (acuerdo gubernativo 384-2001). Dentro de los artículos más importantes de esta ley en materia de implementación de sistemas de navegación como los es el sistema GNSS, GBAS, GPS, RNAV, entre otros, se pueden mencionar los siguientes: 22

2.15.1 REGULACIONES DE AVANCES TECNOLÓGICOS Y DESARROLLO

ARTICULO 4º. La Dirección, podrá emitir, revisar periódicamente y reformar los manuales que contienen las regulaciones de aviación Civil, para adecuarlas a los avances tecnológicos, disposiciones internacionales y al desarrollo de la aviación nacional. Las enmiendas deberán de ser aprobadas por la Dirección mediante resolución y hechas del conocimiento de las personas a quien vayan dirigidas.

ARTICULO 5º. La Dirección, para el desarrollo de sus actividades aeronáuticas, podrá delegar en funcionarios e inspectores, funciones específicas para viabilizar y agilizar los procesos administrativos y técnicos, así como para la certificación y la constante vigilancia, supervisión y seguimiento de las operaciones aéreas gozando del acceso irrestricto a personas, instalaciones, aeronaves y documentos. De igual forma la Dirección podrá pedir la cooperación de organismos internacionales y técnicos o expertos, para colaborar y coadyuvar en los procesos de inspección para la seguridad aérea operativa.

2.15.2 JUNTA CONSULTIVA DE AVIACIÓN

ARTICULO 8º. La Junta Consultiva de Aviación Civil, estará integrada por:

1. El Director General de Aeronáutica Civil, o su representante, quien la presidirá.

2. Un representante del Ministerio de Economía.

3. Un representante del Ministerio de Relaciones Exteriores.

4. Un representante del Ministerio de la Defensa.

5. Un representante del Instituto Guatemalteco de Turismo.

6. Un Secretario (a) nombrado por la Dirección General de Aeronáutica Civil. Cada entidad señalada deberá de nombrar un representante suplente, para las eventuales ausencias de los titulares.

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22 Congreso de la República de Guatemala (2001), Reglamento de la ley de Aviación Civil, Acuerdo Gubernativo No. 384-2001, capítulo II, artículos 4 y 5.

ARTICULO 11º. Son funciones de la Junta Consultiva de Aviación Civil:

1. Opinar y recomendar sobre los asuntos que sean sometidos a su conocimiento y en atención a lo recomendado por la Organización de Aviación Civil Internacional.

2. Participar cuando sea requerido, como órgano consultor en reuniones con organismos internacionales y en negociaciones de Acuerdos o convenios internacionales.

3. Llevar un control de los asuntos sobre los cuales tenga conocimiento.

4. Remitir a la Dirección General de Aeronáutica Civil, un informe anual de sus actividades.

CAPÍTULO III

Metodología y fuentes

3.1 MÉTODO

En la investigación se utilizó el método inductivo, esto debido a que se elaboró las conclusiones generales a partir de la observación, clasificación, análisis y contrastación de los hechos de la información obtenida.

3.2 SUJETOS

El Departamento de Navegación Aérea, la Dirección General de Aeronáutica Civil, las aerolíneas que operan en el país, el fabricante del sistema GBAS (Honeywell, Inc.) y el Departamento de planificación y desarrollo del Aeropuerto Internacional La Aurora.

3.3 UNIDAD DE ANÁLISIS

Se entiende como la unidad de análisis a las radioayudas que se encuentran disponibles actualmente para la navegación aérea en las fases de aproximación y aterrizaje de aeronaves.

3.4 INSTRUMENTOS

Se utilizaron varios instrumentos para obtener, registrar y almacenar la información obtenida durante la investigación. Dentro de los instrumentos recurridos se mencionar los siguientes: libreta de anotaciones y computadora para almacenar y procesar la información obtenida.

3.5 FUENTES

3.5.1 FUENTES PRIMARIAS

• Departamento de Navegación Aérea

• Organización de Aviación Civil Internacional

• Dirección General de Aeronáutica Civil

• Departamento de Planeación y desarrollo

• Departamento de ventas de Honeywell

3.5.2 FUENTES SECUNDARIAS

• Manuales de aviación

• Manuales de procedimientos aeronáuticos

• Circulares de aviación

• Leyes del país

• Libros

• Internet

• Sitios Web

• Tesis

• Folletos

CAPÍTULO IV

Análisis de resultados

La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) es una agencia de las Naciones Unidas que establece los Estándares y Prácticas Recomendadas (SARPS) para que los Estados miembros puedan implementar proyectos de navegación aérea basados en el sistema GNSS y sus derivaciones (GBAS, SBAS, etc.). El desarrollo de Ia tecnología satelital, es tal que OACI ha adoptado el término Sistema Mundial de Navegación por Satélite (GNSS), para identificar aquellos sistemas de navegación apoyados en satélites, donde Ia posición de una aeronave es determinada por información satelital.

Existen varios aspectos que los expertos aeronáuticos toman en cuenta cuando se desea implementar un nuevo proyecto. Según lo estipula la Ley de Aviación Civil Guatemalteca que el ente gubernamental encargado del desarrollo, la gestión, planificación y control de un proyecto es la Dirección General de Aeronáutica Civil (DGAC). Se podría mencionar como ejemplo la adquisición de nuevas radioayudas para la navegación, la construcción y remodelación de instalaciones, implementación de tecnología en la infraestructura aeroportuaria, entre otros asuntos.

La OACI a través del Manual sobre el Sistema Mundial de Navegación por Satélite (Doc. 9849), recomienda las directrices que se han de tomar cuando se desea implementar un sistema que utilice la tecnología GNSS. Los elementos que según lo recomienda la OACI, deben de ser examinados por los Estados que desean actualizar sus sistemas de navegación a sistemas basados en satélites, deben ser los siguientes:

• Exactitud

• Integridad

• Continuidad

• Disponibilidad de servicio

Los elementos anteriores se deben de evaluar de forma precisa y concreta debido a que las operaciones de aviación, especialmente en vuelo y de aproximación, pueden llegar a ser susceptibles a cambios imprevistos en los sistemas de navegación y aterrizaje a bordo de la aeronave.

Si el Estado de Guatemala desea adquirir la tecnología satelital para las operaciones de navegación aérea se debe de tener en cuenta una serie de elementos administrativos-financieros para que de esta manera el proyecto tenga éxito y sea desarrollado como se planeó y organizó en las etapas de pre-factibilidad y viabilidad. Más adelante se hablará en concreto de un proyecto de implementación de un sistema GBAS con todos los elementos que caracterizan un proyecto.

4.1 PLANIFICACIÓN Y ORGANIZACIÓN

El plan y la organización del proyecto deben de identificar previamente todos los requisitos que requiere cada etapa de la implantación y tomar las medidas necesarias para que el establecimiento del proyecto pueda llegarse a concretar. Éste plan debe incluir la preparación de un estudio de los costos de inversión, siendo éste el estudio fundamental para determinar si es o no factible el del proyecto basados en el costo-beneficio del mismo. El estudio ayuda a escoger la estrategia que ha de seguirse para que el proyecto no sea un fracaso.

Al implantar un proyecto es necesario que los usuarios, explotadores aéreos, la aviación general y militar se incluyan en el equipo de implantación para que estos grupos puedan comunicar las sugerencias y recomendaciones que ellos encuentren pertinentes. La OACI recomienda que estos grupos ayuden, siempre y cuando ellos estén en condiciones de ayudar a las autoridades de gobierno a elaborar una estrategia GNSS eficiente. En el grupo central de implantación del programa GNSS debe incluir segmentos con conocimientos operacionales y comprender de lo siguiente:

• Operaciones. Son las personas responsables de la aprobación operacional, instrucción de los aviadores y los procedimientos de vuelo.

• Normas de aeronavegabilidad. Responsables de aprobar la aviónica y las instalaciones.

• Normas aeronáuticas. Elaboración de los procedimientos de aproximación por instrumentos, obstáculos, etc.

• Servicios de información aeronáutica. Participantes de expedición de avisos NOTAM, diseño de procedimientos, base de datos, etc.

• Servicios de tránsito aéreo. Procedimientos de ATC, instrucción de controladores.

• Explotador de aeródromo. Responsables de desarrollar la infraestructura para el apoyo de las operaciones de aproximación.

• Ingeniería. Diseñadores de sistemas y equipo.

• Usuarios. De aviación general, comerciales, de negocios, sindicatos, supervisores, representantes de fabricantes de receptores GNSS, etc.

4.1.1 TRANSICIÓN AL SISTEMA GNSS

La transición al sistema GNSS representa un cambio importante para la aviación, de modo tal que se requiere nuevos enfoques respecto a la reglamentación, el suministro de servicios aeronáuticos y la operación de aeronaves. Una transición exitosa al GNSS exige un programa completo de orientación e instrucción dirigido a todas las partes involucradas. Es muy importante que los encargados de adoptar decisiones en las organizaciones normativas y de proveedores de servicios tengan la instrucción fundamental que incluye:

• Teoría básica de las operaciones GNSS

• Las capacidades y limitaciones del sistema.

• Conceptos de la operación del sistema.

• Reglamentación.

• Integración de la aviónica y el performance.

Esta formación es esencial debido a que el sistema GNSS representa la primera exposición al tipo de aviónica que requiere una programación en vez de solamente seleccionar una frecuencia de radio en la aeronave. Una amplia gama de interfaces de piloto impone un nuevo enfoque de la instrucción y su certificación por lo que es mandatorio que los explotadores de aeronaves elaboren manuales y otros documentos para ayudar a los pilotos a utilizar de manera correcta y segura el sistema GNSS.

4.2 APROBACIÓN DE LAS OPERACIONES BASADAS EN GNSS

El Estado que planea implementar un sistema nuevo de navegación tiene la responsabilidad de autorizar las operaciones del sistema GNSS y las derivaciones de este sistema. Esto se logra cuando todos los integrantes de la mesa técnica dan el visto bueno al proyecto basados en los resultados de los análisis de los estudios de factibilidad, costo-beneficio, viabilidad entre otros aspectos.

Una vez que el Estado aprueba el uso del GNSS y da el visto bueno para las operaciones de vuelo, se debe informar a los usuarios respecto a los requisitos aplicables al Estado, además el AIP debe de actualizarse y emitir NOTAMS para informar a todos los interesados de los cambios adoptados por el Estado. Cabe resaltar que los explotadores de aeronaves exigen esta información para que ellos puedan planificar, si es necesario, la adquisición de la aviónica necesaria aunque afortunadamente la gran mayoría de aeronaves en la actualidad ya cuentan con la aviónica necesaria para poder utilizar el sistema GNSS y sus derivaciones (GBAS, SBAS, ABAS).

En la actualidad el Estado de Guatemala ya emitió una circular cuyo nombre oficial es: "PROCEDIMIENTOS PARA LA UTILIZACIÓN DEL SISTEMA MUNDIAL DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE (GNSS), DENTRO DEL ESPACIO AÉREO GUATEMALTECO", quedando aprobado así, el uso del sistema GNSS en Guatemala. La DGAC aprueba el uso del sistema GNSS y sus derivados tanto para las reglas de vuelo VFR como IFR. 23

4.2.1 SEGURIDAD OPERACIONAL DEL SISTEMA

Antes de introducir un sistema basado en satélite GNSS, los proveedores del servicio de tránsito aéreo, los explotadores y los reguladores estatales deben de cerciorarse que el sistema es plenamente seguro mediante rigurosas pruebas del sistema. Actualmente se cuenta con las herramientas de ingeniería para identificar, analizar y mitigar los peligros durante las diferentes etapas de implementación de dicho sistema. La seguridad operacional ha sido una de las características más importantes de la aviación y es por eso que desde el comienzo de todo proyecto aeronáutico, debe ser el principal objetivo la seguridad operacional, además del uso eficiente de los recursos financieros y humanos.

4.2.2 INSPECCIÓN EN TIERRA Y EN VUELO

El Anexo 10 Volumen I (Telecomunicaciones Aeronáuticas) recomienda que se sometan ensayos periódicos en tierra y en vuelo las radioayudas para la navegación de los tipos comprendidos en las especificaciones del Capítulo 3 del Anexo 10, Volumen I (GNSS, GBAS, ABAS, SBAS, ILS,). Es por esa razón que el manual de Ensayos de sistemas de radionavegación por satélite (Doc. 8071) proporciona orientación sobre el ensayo del funcionamiento adecuado del sistema GNSS. 24

Los ensayos y pruebas del sistema GNSS se concentran en una evaluación de procedimientos para medir la exactitud de datos y la adecuada operatividad. En estas inspecciones se identifican varios tipos de procedimientos de ensayo en tierra y en vuelo y se describen las posibles fuentes de interferencia electromagnética y las técnicas de mitigación o eliminación.

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23 DGAC (2012), Procedimientos para la utilización del sistema mundial de navegación por satélite (GNSS), dentro del espacio aéreo guatemalteco (1ª.ed.) Guatemala, pág. 3.

24 OACI (2005) Anexo 10 Telecomunicaciones aeronáuticas, Volumen I (Radioayudas para la navegación) (10ª.ed.) México, capítulo III.

4.2.3 AVIÓNICA

Al igual que cualquier otro dispositivo de aviónica el receptor GNSS dentro de la aeronave debe de ser del tipo apropiado y debe de estar instalado con criterios específicos, según el fabricante. Esta instalación debe de validarse por medio de ensayos, mediciones e inspecciones de la autoridad de aviación del país que está implementando el sistema GNSS.

Son varios los Estados, incluyendo Guatemala, que han elaborado los requisitos de aeronavegabilidad que rigen la instalación del equipo aprobado para el sistema GNSS. Esta instalación GNSS puede aprobarse como parte del diseño de aeronave original (certificado tipo) o una modificación del diseño complementario por medio de las circulares aeronáuticas.

4.3 NOTIFICACIONES

Los Estados que proveen los servicios de navegación aérea poseen la responsabilidad de supervisar y notificar cualquier modificación en los procedimientos, mantenimiento o cualquier anomalía prevista que el sistema GNSS pudiera llegar a sufrir en un determinado momento. Cualquier cambio en el sistema o en los procedimientos se debe comunicárselo a las aerolíneas, a los pilotos directamente o mediante la emisión de un NOTAM, según lo estipula el Anexo 15 cuyo nombre es "Servicios de Información Aeronáutica".

4.3.1 NOTIFICACIÓN DE INTERFERENCIAS

Deben adoptarse medidas para notificar cualquier anomalía o error en la recepción de la señal satelital por parte de los pilotos o los controladores de tránsito aéreo a las autoridades de aviación correspondientes, esto con el propósito de poder ayudar a determinar las causas y aplicar las medidas de mitigación apropiadas dentro de la particularidad del caso.

Las medidas que se pueden adoptar en caso de un fallo de señal para pilotos pudieran comprender las siguientes sugerencias:

• Notificar al ATC de la situación adversa tan pronto sea posible y solicitar instrucciones especiales según necesite el piloto.

• Proporcionar al ATC el distintivo de llamada de la aeronave, la ubicación, la altitud y la hora del suceso.

• Enviar luego a la autoridad designada la información que comprenda la descripción del suceso, sirva de ejemplo; cómo falló o reaccionó la aviónica durante la anomalía.

Y de las medidas que el controlador de tránsito pudiera seguir en caso del reporte de falla por parte del piloto son:

• Registrar cualquier información pertinente, aunque sea esta mínima, incluyendo el distintivo de llamada de la aeronave, la ubicación, la altitud y la hora del suceso.

• Intentar la identificación de otras aeronaves equipadas con GNSS que puedan llegar a experimentar la misma situación o anomalía.

• Radiodifundir el informe de anomalía a otras aeronaves, según corresponda.

• Transmitir la información a la autoridad designada.

• Pedir al piloto o a la aerolínea que presente un informe completo al Estado en donde ocurrió la falla.

Se debe comunicar directamente a los pilotos o por medio de NOTAMS si se prevé o se detecta alguna anomalía o interferencia con la señal satelital. Es conveniente establecer un punto central nacional para recopilar la información relacionada con anomalías y determinar las medidas necesarias para resolverlas. La dependencia encargada debería analizar y distribuir los reportes a los órganos apropiados del Estado y a otros órganos interesados internacionales (OACI, FAA, IATA, etc.).

La coordinación tanto nacional como internacional es fundamental para evitar y mitigar las interferencias o anomalías en el sistema GNSS. Para que se facilite el proceso de las notificaciones, el uso de un formulario es sugerido por la OACI ya que permite realizar los informes pertinentes de las anomalías identificadas de una manera ágil y sencilla para que resulte útil para la coordinación. El acopio de datos y su evaluación son fundamentales para los encargados de tomar decisiones para el apoyo de la adopción de medidas en el futuro.

4.4 INTERFERENCIA NO INTENCIONAL

La interferencia de la señal a bordo de la aeronave puede evitarse mediante la adecuada instalación del equipo GNSS, su integración con otros sistemas de aeronave, por ejemplo: separación adecuada de antenas de transmisión, restricciones al uso de dispositivos electrónicos portátiles a bordo de la aeronave.

El espectro electromagnético es el medio en el que se propagan las ondas electromagnéticas que son empleadas transmitir la señal satelital. La eficaz gestión del espectro es el medio principal para mitigar la interferencia no intencional procedente de transmisiones artificiales.

Según los expertos y mediante la experiencia operacional en la transmisión de datos, han indicado que la amenaza de interferencia no intencional puede eliminarse virtualmente mediante la aplicación de una eficaz gestión del espectro por parte del Estado.

4.5 MITIGACIÓN EN CASO DE UNA SUSPENSIÓN PARCIAL

Existen tres métodos que están disponibles actualmente para mitigar los efectos de un eventual "apagón" en los servicios satelitales GNSS cuando la aeronave se encuentra en vuelo y está utilizando el sistema GNSS como herramienta de navegación y de aterrizaje. Los métodos recomendados por la OACI son:

• Aprovechamiento del equipo a bordo de la aeronave como lo son los sistemas de navegación inercial.

• Empleo de métodos de procedimiento pilotos-ATC.

• Aprovechar las radio-ayudas para la navegación terrestre que se encuentren en reserva.

4.6 EL FUTURO DEL SISTEMA GNSS

El lanzamiento e incorporación de nuevos satélites más avanzados a las constelaciones centrales ofrecerán muchas mejoras tanto en ruta como en las aproximaciones a la pista. Según la opinión de analistas y expertos en aviación civil, se cree que los sistemas GNSS-GBAS-SBAS apoyarán las aproximaciones de precisión en la mayoría de los grandes aeropuertos y eventualmente podrían sacar de servicio al ILS, concretamente en el caso particular de los aeródromos que están equipados con varios ILS en sus múltiples pistas de aterrizaje.

Con un aumento en el número de satélites disponibles en órbita, mejores capacidades y radiodifusión de más señales satelitales la disponibilidad alcanzará niveles más elevados en todo el mundo. Aunque cabe mencionar que los satélites de última generación todavía exigirán una aumentación de la integridad independiente.

El sistema GNSS tiene la posibilidad de sustituir a todas las ayudas a la navegación. La visión de la OACI para la estrategia de la implantación del sistema GNSS tiene por objeto lo siguiente:

• Promover la transición a un sistema GNSS que eliminaría la necesidad de contar con las ayudas a la navegación existentes.

• Conservar además la necesidad de mantener algunas o todas las radio-ayudas existentes durante la transición al sistema GNSS.

• Que el nuevo sistema satisfaga todos los requisitos, especialmente el nivel requerido de disponibilidad de servicio en las distintas fases de vuelo.

• Que los usuarios estén debidamente preparados, equipados y que se comprometan a implementar la nueva aviónica a mediano plazo.

4.7 MEDIDAS Y RECOMENDACIONES

Los Estados interesados en la planificación e introducción de los servicios satelitales GNSS deben de seguir algunas medidas que han sido propuestos por organizaciones de Aviación internacionales como la OACI y las normas JAA de Europa. Dentro de las recomendaciones más puntuales se pueden resumir las siguientes:

• Evaluar las fuentes de vulnerabilidad dentro del espacio aéreo y utilizar los métodos de mitigación anteriormente propuestos.

• Proporcionar una gestión de protección eficaz del espectro radioeléctrico para poder reducir las interferencias no intencionales en las señales satelitales.

• Cuando se determine que las ayudas a la navegación terrestres deben conservarse como parte de una transición evolutiva a un sistema GNSS, se debe de otorgar prioridad a la retención del sistema DME en apoyo al ILS/DME para operaciones en ruta y terminales y a la retención del ILS en apoyo de las operaciones de aproximaciones de precisión en la pista en caso de una falla en el sistema GNSS.

CAPÍTULO V

Propuesta

5.1 INTRODUCCIÓN

Existen varias razones por las cuales se desea implementar un sistema de aumentación basado en tierra (GBAS) en Guatemala. Uno de los principales motivos se debe a que el sistema GNSS en sí mismo, no es capaz de satisfacer los requisitos de integridad, continuidad, exactitud, disponibilidad y precisión de la señal proveniente de la constelación satelital para poder efectuar procedimientos de aproximación y aterrizaje según lo establece la OACI.

Es por esa inexactitud en la señal del GNSS que la OACI recomienda por medio del anexo 10 Volumen I Telecomunicaciones Aeronáuticas y Radioayudas para la Navegación, utilizar un sistema de aumentación ya sea basado en tierra (GBAS) o en un satélite (SBAS). El anexo 10 establece los parámetros de calidad de la señal satelital para las aproximaciones de aterrizaje y despegue.

Se indica que los Sistemas de Navegación Satelital GNSS exigen y requieren un sistema de aumentación para poder satisfacer las normas y métodos recomendados de la OACI para las operaciones de aterrizaje vía satélite. Como se mencionó en el capítulo 2 de este trabajo de investigación se pueden nombrar dentro de la gama de sistemas de aumentación los sistemas basados en la aeronave (ABAS), sistema de aumentación basado en satélites (SBAS) y los sistemas de aumentación basado en tierra (GBAS), el cual es el sistema que se desea implementar en Guatemala, específicamente en el Aeropuerto Internacional La Aurora (MGGT).

El proyecto tiene por objetivo presentar el sistema novedoso de aterrizaje abreviado comúnmente "GBAS". Se le ha colocado un nombre al proyecto para su fácil identificación, el cual es el siguiente: "Proyecto de implementación del Sistema de Aumentación Basado en tierra (GBAS) en el Aeropuerto Internacional La Aurora" (PROGBAS GT).

En la siguiente fase de investigación se presenta y detalla qué es un sistema GBAS, cómo funciona, cuáles son los componentes del sistema, las características del mismo, los beneficios operacionales del GBAS, una breve comparación del GBAS vs. ILS, el análisis costo-beneficio del GBAS, los costos iniciales de la instalación, los costos de mantenimiento, entre otros aspectos. Esta investigación tiene por objetivo exponer de manera clara y precisa lo que se pretende alcanzar con el proyecto "PROGBAS GT".

5.2 SISTEMA GBAS

La OACI define el Sistema de Aumentación Basado en Tierra GBAS o LAAS (como anteriormente se le conocía) como: "Un sistema de corrección y aumentación de señales de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) a través de una red de receptores terrestres trasmitiendo en las bandas VHF y UHF". Con esta definición se puede deducir que el sistema GBAS es un complemento importante al sistema GNSS para la mejora de sus prestaciones suministradas dentro de un área de servicio local para la aproximación y aterrizaje en el aeropuerto.

El sistema GBAS está diseñado para ser utilizado alrededor del aeropuerto y así poder dar servicio de posicionamiento y navegación en las fases de aproximación, rodaje, salidas instrumentales y más precisamente en los aterrizajes. El alcance de este sistema se establece en el entorno de las 23 millas náuticas (NM). La configuración GBAS incluye tres componentes: el segmento de tierra, el segmento aéreo vuelo y el segmento espacial (satélites).

A continuación se dará una breve explicación del diseño del sistema:

El segmento de tierra o también conocido como el sistema GBAS, es el que monitorea las señales de los satélites, calcula y emite las correcciones necesarias de distancia, los parámetros de integridad y los datos locales relevantes. Por ejemplo, monitorea la deformación y calidad de la señal, los efectos de la ionosfera, entre otras cosas. Además define la trayectoria y el rumbo correcto en el espacio aéreo permitiendo las aproximaciones de precisión (cono de aproximación).

El segmento aéreo por otro lado, son los elementos que están instalados abordo de la aeronave (procesadores, antenas, etc.), siendo este segmento el que recibe las señales de los satélites y la señal de la estación GBAS en tierra corregida y calibrada suministrando de esa manera la información de navegación para ir guiando al piloto automático y al piloto de la aeronave.

Y el segmento espacial es el encargado de proporcionar la información necesaria para determinar la distancia a las aeronaves en vuelo como también al sistema GBAS ubicado en tierra, es decir son los satélites del sistema GPS que envían la información de coordenadas y ubicación geográfica a las antenas ubicadas en tierra.

En resumen se puede decir que el Sistema de Aumentación Basado en Tierra GBAS aumenta la señal del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y proporciona las correcciones necesarias en las proximidades del aeropuerto en donde está instalado el sistema GBAS con el fin y propósito de mejorar la precisión y la integridad de la señal proveniente del sistema GPS durante el aterrizaje.

Uno de los objetivos principales del sistema GBAS es proporcionar una alternativa al sistema de los años cuarenta conocido por la gran mayoría de pilotos como el sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS). El GBAS tiene varias ventajas en comparación al ILS tradicional debido a que con una única estación GBAS, se puede proporcionar el servicio de aterrizaje en todos los extremos de la pista de aterrizaje no importando las características del terreno u obstrucciones además reduce el número de sistemas del aeropuerto de radioayudas ILS, simplificando así los costos de mantenimiento relacionados con la infraestructura aeroportuaria de las radioayudas ILS.

A diferencia del sistema ILS, un solo sistema GBAS requiere una sola asignación de una frecuencia en alta frecuencia (VHF), la cual tiene la capacidad máxima de operar hasta 48 procedimientos de aproximación individuales.

El sistema GBAS tiene criterios de instalación y ubicación más flexibles, permitiendo que funcionen en una pista en la que el sistema ILS no es capaz de proporcionar el servicio de aterrizaje por instrumentos debido a la geografía y configuración del terreno. Aparte el sistema GBAS requiere de inspecciones de rutina mucho menos frecuentes en comparación con las de los sistemas ILS.

Figura 13. Diseño del sistema GBAS

Fuente: http://www.airport-technology.com/uploads/feature/feature2097/3-laas.jpg

5.2.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA GBAS

Como se mencionó anteriormente el sistema GBAS tiene por objetivo aumentar la señal proveniente del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), el cual es el sistema que la mayoría de aerolíneas que operan en el espacio aéreo de Norteamérica, Centroamérica, Latinoamérica y el Caribe utilizan. Este sistema proporciona las correcciones necesarias a los sistemas de navegación abordo de las aeronaves en las proximidades del aeropuerto con el fin de mejorar la precisión y proporcionar integridad en la calidad de la señal del GPS de navegación a las aeronaves que van a aterrizar.

El sistema GBAS cuando ya instalado en un aeropuerto, consta de tres a cuatro antenas GPS, esto dependiendo del criterio de los ingenieros que instalan el sistema GBAS, las cuales son llamadas "Unidad de Medición Remota por Satélite o Remote Satellite Measurement Unit" (RSMU) las cuales están localizadas de acuerdo a la topografía y geografía del terreno del aeropuerto.

El sistema GBAS también posee un sistema de procesamiento central, es decir, una computadora que procesa toda la información que reciben las antenas RSMU, el cual es llamada "Control del GPS diferencial o Differential GPS" (DGPS).

Además este sistema posee un monitor de pantalla táctil que controla en tiempo real todas las actividades que está desempeñando el sistema GBAS. Este monitor puede estar ubicado en la torre de control o en el centro de control radar, dependiendo del criterio de la gerencia de navegación de la Aurora en Guatemala. A este sistema se le conoce como la "Unidad de Estado de Control de Tráfico Aéreo o Airport Traffic Control Unit" (ATCU).

Y por último el sistema GBAS consta de un "Transmisor de Data en VHF o VHF Data Broadcast Antenna" (VDB), el cual es el responsable de transmitir la información que el sistema GBAS ha corregido y lo envía a través del RSMU a la estación en vuelo, es decir, a la aeronave que este ??situada en las cercanías del aeropuerto que desea realizar un aterrizaje por instrumentos GBAS.

El sistema GBAS utiliza un enlace de radio VHF para abastecer a las aeronaves con las correcciones a la información del GPS, la integridad y la información de trayectoria de aproximación. Todos los procedimientos de las salidas instrumentales y los procedimientos de aproximación para el aterrizaje deberán son creados y actualizados por el departamento de PANS-OPS del Aeropuerto Internacional La Aurora.

5.3 COMPONENTES DEL SISTEMA GBAS

El sistema GBAS se compone de varios dispositivos que son necesarios para que el sistema opere eficientemente. En esta breve reseña se expondrán los componentes que requiere el GBAS para que su funcionamiento sea el correcto. A continuación se mencionará los elementos del sistema GBAS que han de instalar en el aeropuerto.

5.3.1 ANTENA DE UNIDAD DE MEDICIÓN REMOTA POR SATÉLITE RSMU

El primer dispositivo del sistema GBAS que se puede mencionar es la "Unidad de medición remota por satélite" o RSMU (Remote Satellite Measurement). Son las antenas que reciben la señal que proviene de los satélites GPS y están estratégicamente ubicadas las instalaciones del aeropuerto, cuya posición ha sido determinada por los ingenieros encargados de la instalación del equipo GBAS.

Según las estipulaciones del fabricante del sistema GBAS, se necesitan de 3 a 4 antenas RSMU, dependiendo de la geografía del terreno y de los estudios topográficos de La Aurora. Las antenas RSMU cuentan con 12, 24 y 48 canales de radio, que sirven para recibir la señal del sistema GPS.

Estas antenas son de última tecnología y están diseñadas para que pueda existir cierta flexibilidad en cuanto a localización cuando se proceden a instalar en el Aeropuerto. Las antenas RSMU están protegidas por una carcasa que las resguarda de las inclemencias del ambiente externo del aeropuerto, por ejemplo, la luz directa de los rayos solares, la humedad, el viento, etcétera.

Figura 14. Antena RSMU

Fuente: http://www.civilcraft.com.au/Gbas.jpg

5.3.2 CONTROL DE PROCESAMIENTO DIFERENCIAL DCP

El sistema GBAS consta de un "Control de procesamiento diferencial (DCP)", el cual es el centro neurálgico de procesamiento de toda la información que proviene de las antenas RSMU. Cuenta con un software de procesamiento de corrección de la señal satelital que está desarrollado de acuerdo a los Estándares y Prácticas Recomendadas (SARPs) de la OACI y consta con el software certificado por parte de la FAA.

Por otra parte también cuenta con un software que permite monitorear en tiempo real el sistema GBAS en la estación en donde se opera. También tiene una unidad de distribución de fuente de poder, el monitor del estatus del procesador, todos los algoritmos (cálculos matemáticos) de monitoreo de Integridad (MDT) y la terminal de todos los datos de mantenimiento para los técnicos.

El sistema de Control DCP tiene la certificación de la FAA de sus algoritmos, los cuales sirven para proteger y monitorear la integridad de la señal que viene de los satélites en el espacio. A continuación se presenta una figura del Control de procesamiento diferencial (DCP):

Figura 15. Control de procesamiento diferencial

Fuente: https://aerospace.honeywell.com/~/media/Products/Airports/SmartPath/

5.3.3 UNIDAD DE CONTROL DE TRÁFICO AÉREO

Además del equipo anteriormente presentado, el sistema GBAS cuenta con una "Unidad de Control de Tráfico Aéreo" o ATCU (Airport Traffic Control Unit) la cual consiste en dos computadoras de uso común que sirven para el constante monitoreo de todo el equipo GBAS. Se puede optar por una pantalla que sea de control táctil. Este equipo conocido como "ATCU" puede ser instalado ya sea en la torre de control o en el centro de control radar del aeropuerto.

A continuación se presenta el equipo de la Unidad de Control de Tráfico Aéreo ATCU:

Figura 16. Unidad de control de tráfico aéreo ATCU

Fuente: https://aerospace.honeywell.com/en/products/safety-systems/smart-path

5.3.4 TRANSMISOR DE DATA EN VHF VDB

El último elemento del sistema GBAS es el "Transmisor de data en VHF" o VDB (Very High Frequency Data Broadcast). Este transmisor posee dos antenas con forma elíptica y se encuentra localizado "remotamente" en la aérea de cobertura del sistema GBAS, es decir, dentro de los límites del aeropuerto.

Su principal función es la de enviar toda la información que ha sido procesada y corregida por el sistema GBAS a la aviónica de las aeronaves que se encuentran en los alrededores del aeropuerto con la intención de aterrizar en la pista en uso. Este transmisor difunde su señal en la banda de 108 a 117,975 MHz.

La señal transmitida por el VDB, contiene las correcciones de los parámetros de la distancia e integridad de los rangos de señale satelital para poder realizar el aterrizaje de manera confiable y segura debido a la coordinación del sistema GBAS.

Figura 17. Transmisor VDB

Fuente: http://www.nec.com/en/global/solutions/cns-atm/common/images/gbas_img03.jpg

5.4 ETAPAS DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA GBAS

Las antenas RSMU del sistema GBAS que están ubicadas alrededor del aeropuerto poseen una posición conocida e invariable que ha sido determinada por los ingenieros encargados de instalar el sistema GBAS en el aeropuerto. El sistema GBAS comienza a funcionar cuando las antenas del RSMU reciben la señal de los satélites del sistema GPS. Inmediatamente después los receptores de referencia en tierra miden el tiempo que toma la transmisión de datos entre el GPS y las antenas RSMU en tierra, determinando de esa manera la distancia real que ha viajado la señal proveniente de los satélites.

Luego el sistema de tierra GBAS por medio de complejos cálculos, compara la distancia que ha sido medida con la distancia real que poseen las antenas RSMU basadas en la posición de transmisión vía satélite y la posición verdadera de referencia del GPS determinando así, el error en la medición. El promedio de la cantidad de errores medidos por todos los receptores de referencia GBAS representan el término de corrección que la aviónica GBAS dentro de las aeronaves en vuelo deberán de aplicar a las señales que reciben de los satélites, así de esta manera, pueden tener una precisión sumamente confiable e integra para poder efectuar el aterrizaje de manera segura y precisa.

5.4.1 MONITOREO DEL SISTEMA GBAS

El sistema GBAS en tierra también monitorea constantemente el rendimiento general de los satélites GPS. Cuando el sistema de procesamiento del GBAS determina que existe o que podría llegar a suscitarse un problema potencial con un satélite GPS o cuando no se puede monitorear efectivamente un satélite, la transmisión de las correcciones para ese satélite en particular se detienen, para poder así, prevenir de manera efectiva que la aviónica GBAS a bordo de la aeronave utilice ese satélite en particular.

El sistema GBAS transmite un mensaje actualizado y corregido dos veces cada segundo a través del transmisor VDB. Los mensajes del VDB contienen las correcciones, parámetros de integridad, los algoritmos y las más de 48 tipos diferentes de aproximaciones que el GBAS. El mensaje a su vez incluye ciertos cálculos y algoritmos que han sido desarrollados por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y la Administración Federal de Aviación (FAA), que permiten que la aviónica GBAS abordo de la aeronave determine la posición del GPS de manera exacta y corregida, minimizando de esta forma la probabilidad de error en los cálculos, se estima que se produce un error cada diez millones de cálculos, proporcionando de esta manera la confianza de que la posición calculada es la correcta.

El GBAS provee su servicio en una área local de aproximadamente un radio de 23 milla náuticas como se mencionó anteriormente. La señal del GBAS provee una senda de planeo bastante similar al ILS, solo que más flexible en cuanto a curvas y descensos. El GBAS que se propone en este proyecto cuenta con una aprobación operacional de uso para un mínimo de techo de 200 pies sobre la superficie de aterrizaje, es decir categoría I, pero con el continuo desarrollo e investigaciones a futuro el GBAS podrá operar sin ninguna restricción ni limitación de techo.

5.5 FABRICANTE DEL SISTEMA GBAS

Inicialmente al sistema de aumentación en tierra GBAS se le conocía como "Sistema de Aumentación en una área local" o LAAS (Local Area Augmentation System). Actualmente la comunidad aeronáutica mundial ha adoptado el término "GBAS" como el vocablo oficial para el sistema de aumentación GPS, no obstante en algunos documentos todavía se utiliza el término LAAS.

El sistema de aumentación en tierra GBAS que se desea implementar en el aeropuerto Internacional La Aurora, es fabricado y distribuido por la empresa americana "Honeywell International, Inc". En la actualidad es la empresa líder en la venta de sistemas de aterrizaje de precisión y es la única empresa en el mundo en comercializar el sistema GBAS.

El nombre comercial por parte de la HoneyWell para el sistema GBAS es "GBAS SmartPath®". La Honeywell ha sido la primera empresa en ser certificada para poder vender la infraestructura del sistema de aterrizaje satelital GBAS en todo el mundo, esta certificación ha sido expedida por la Agencia Federal de Aviación (Federal Aviation Agency) de los Estados Unidos. Según el folleto de la empresa HoneyWell que se encuentra en su página oficial, las principales ventajas competitivas del sistema GBAS SmartPath® son las siguientes: 25

• HoneyWell ofrece una evaluación, inspección y análisis del aeropuerto en donde se pretende instalar el sistema GBAS. Ellos llevan a cabo la instalación, la inspección de vuelo y la aprobación de la instalación conforme a los estándares de la FAA.

• La empresa se hace cargo de la formación y capacitación de los encargados de la operación y mantenimiento del sistema GBAS en la estación (MGGT).

• Brinda apoyo en materia de repuestos y ofrecen un apoyo técnico y logístico del ciclo de vida del sistema GBAS a través de sus especialistas en todo el mundo

• Esta empresa es altamente experimentada en el desarrollo e instalación de sistemas de aterrizaje GBAS en todo el mundo.

• HoneyWell ha instalado más de 80 sistemas GBAS en todo el mundo.

5.6 BENEFICIOS DEL SISTEMA GBAS

Según los expertos aeronáuticos el sistema GBAS ya está superando y superará muchas de las limitaciones técnicas y operativas del ILS que actualmente limitan la flexibilidad de la aproximación y rendimiento de los aeropuertos. Además de estas limitaciones que el sistema GBAS supera, se puede proporcionar una capacidad significativa para la seguridad, eficiencia y beneficios ambientales de las compañías aéreas, aeropuertos y proveedores de servicios de navegación aérea.

En este proyecto se analizarán los beneficios que ofrecerá la adquisición de

este sistema en cuanto a flexibilidad de instalación, costos de operación, mantenimiento, los beneficios para las líneas aéreas, el aeropuerto y los proveedores de los servicios, entre otros aspectos, dentro de los cuales se pueden mencionar los siguientes beneficios:

________________________

25 Honeywell Aerospace,https://aerospace.honeywell.com/products/safety-systems/smart-path,(15 de octubre de 2014).

• El sistema de aterrizaje GBAS cuenta con tecnología de última generación. Éste sistema de aterrizaje de precisión proporciona las correcciones a la integridad de la señal del GNSS y toda esta información se le envía a la aeronave en la trayectoria de aproximación que cubre toda la aproximación hacia la pista, permitiendo así que los aterrizajes se puedan realizar en un espacio aéreo limitado por el terreno, admitiendo curvas muy cerradas, además de proporcionar al usuario (piloto) aproximaciones muy flexibles.

• Mejora la precisión de navegación en comparación con el sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS), aumentando así la capacidad y seguridad operacional del aeropuerto.

• Según las estimaciones de los expertos de la Honeywell, con este sistema de aterrizaje se pudiera llegar a percibir un sustancial ahorro en los costos de mantenimiento debido a que el sistema puede llegar a producir un ahorro en mantenimiento.

• El GBAS es mucho más flexible que el sistema ILS, porque un solo equipo GBAS pueden emitir hasta 48 tipos aproximaciones únicas, cubriendo así todas las pistas de aterrizaje en un aeropuerto, sin importar que los edificios o hangares u otros objetos puedan obstruir la señal de las antenas de trayectoria de planeo, es decir que un solo sistema GBAS puede cubrir todos los extremos de toda la pista, mientras que el ILS abarca sólo un extremo de una pista de aterrizaje y requieren instalaciones adicionales para una cobertura completa.

• Las compañías Airbus, Boeing, Embraer, Avions de transport Regional, etc., (las aeronaves de estos fabricantes son las que más operan en el Aeropuerto La Aurora) ya están equipadas con la aviónica que requiere el sistema GBAS y las aeronaves que aún no tiene la aviónica GBAS, tienen la opción de actualizar el software del avión en una actualización de rutina, facilitando así, la inserción de esta nueva tecnología en las aeronaves que vuelan comercialmente en Guatemala.

A continuación se presenta una tabla de los beneficios operacionales del sistema GBAS en las aerolíneas, los aeropuertos y los proveedores de los servicios de navegación aérea:

Fuente: Honeywell International, Inc.

Fuente: Honeywell International, Inc.

Fuente: Honeywell International, Inc.

5.6.1 ANÁLISIS COMPARATIVO

En este proyecto se desea implementar el Sistema GBAS por todos los beneficios y ventajas que han sido mencionados a lo largo de todo el proyecto. El objetivo de la aplicación del sistema GBAS es el de proporcionar una alternativa al sistema ILS ya que el sistema GBAS es más versátil y moderno. Una de las mayores ventajas que el GBAS ofrece es que con un sólo sistema GBAS se puede prestar el servicio de aterrizaje por instrumentos en ambos extremos de la pista sin importar las obstrucciones de edificios, montañas, etc.

En el Aeropuerto Internacional La Aurora, la pista de aterrizaje 20 no cuenta con el servicio de aterrizaje por instrumentos, debido a las características del terreno en el área norte de la ciudad capital, el cual impide que el sistema ILS pueda operar en ese extremo de la pista. El sistema de aterrizaje para las aeronaves que vuelan por instrumentos (IFR) que actualmente se utiliza en el aeropuerto La Aurora, es el sistema ILS (IAAI) y únicamente está disponible para la pista 02. Con la implementación del sistema GBAS, se podría prestar el servicio para las dos pistas de aterrizaje de la Aurora sin la necesidad de instalar dos sistemas GBAS.

El sistema ILS tiene algunas desventajas dentro de las cuales se pueden mencionar por ejemplo: los edificios y hangares pueden obstruir el localizador en la trayectoria. Estos problemas son debido a la forma en que están situados y por este motivo el sistema de aproximación ILS no está disponible en la pista 20 en el Aeropuerto La Aurora. A continuación se realiza una breve descripción de las falencias y desventajas del sistema ILS:

• El sistema ILS no puede estar situado en zonas montañosas y requiere de grandes extensiones de tierra plana sin obstáculos para minimizar la interferencia con el localizador y la senda de planeo.

• Los vehículos, edificios, aeronaves en la calle de rodaje, las que vuelan a baja altura en la zona de control, deben mantenerse lejos de los sitios de transmisión para minimizar la interferencia entre el localizador y senda de planeo.

• Por cada extremo de la pista se requiere una antena ILS.

• De precisión inferior, el ILS es menos flexible que el GBAS en cuanto a las cartas de aproximación, salidas y aterrizajes.

• El costo de mantenimiento.

5.7 ANÁLISIS FODA

El análisis o matriz FODA es una herramienta de análisis que puede ser aplicada a cualquier situación, individuo o proyecto que esté siendo objeto de estudio. Es como si se tomara una "radiografía" de una situación o proyecto que se está estudiando. Sus características internas son debilidades y las fortalezas y su situación externa son las amenazas y oportunidades. A continuación se presenta un breve análisis FODA del proyecto PROGBAS GT:

FORTALEZAS:

• El sistema GBAS no se ve afectado por las características o topografía del terreno para poder operar eficientemente.

• Se puede instalar en extremos de pista que poseen con muchos obstáculos (edificios, hangares, montañas, etc.)

• Con un único sistema GBAS se cubre todos los extremos de pista.

• Aproximaciones flexibles, cerradas y precisas.

• Se reduce los costos de mantenimiento.

• Mayor integridad y seguridad en las operaciones de aterrizaje.

• Innovación en los sistemas de aterrizajes

OPORTUNIDADES:

• Con este sistema se puede tener la oportunidad de proponer un nuevo sistema de radio-ayuda para las operaciones de aterrizaje dentro del Aeropuerto La Aurora.

• Se puede utilizar la tecnología GNSS de lleno para poder integrarla a las operaciones regulares del Aeropuerto de aproximación y aterrizaje.

DEBILIDADES:

• Posible falta de interés por parte de las autoridades aeronáuticas para incorporar un nuevo sistema.

• Lenta incorporación al cambio tecnológico.

• Dificultad de adaptación de los sistemas GBAS.

AMENAZAS:

• Mayor aceptación al sistema antiguo ILS por la falta de adaptación a un nuevo sistema.

• Poco presupuesto asignado para desarrollo de proyectos.

5.8 ANÁLISIS FINANCIERO

5.8.1 INTRODUCCIÓN

Un análisis financiero es el estudio que se realiza a partir de la información contable por medio de la utilización de indicadores y razones financieras. En la gran mayoría de proyectos es preciso que exista un análisis financiero para que los objetivos trazados en el proyecto se puedan llegar a concretar con éxito. Es recomendado analizar la información relativa a los costos que inversión PROGBAS GT representa de una manera clara y concreta para poder así evaluar los resultados y tomar una decisión basada en información real y fidedigna.

También se analizó los costos relativos al préstamo que se cotizó para el financiamiento del proyecto, asimismo se realizó un análisis comparativo entre el sistema GBAS y el sistema ILS. Además se presentaron gráficas comparativas con todos los gastos de mantenimiento, operación y calibración de los sistemas ILS y GBAS para luego poder sacar una conclusión de cuál sistema es más conveniente.

5.8.2 COSTOS DEL PROYECTO PROGBAS GT

En economía el término costo es el valor monetario de los componentes que supone la ejecución de una actividad económica destinada a la producción de un bien o servicio, en otras palabras, es la cantidad que se da o se paga por algo. En la mayoría de proyectos que requieren de recursos monetarios para su puesta en marcha se dan los siguientes elementos esenciales:

• Sujeto que invierte los recursos. (El Estado de Guatemala)

• Objeto en el que se invierte. (Sistema GBAS)

• Coste que supone. (Ver tabla 1)

• Recompensa que se espera. (Seguridad operacional, innovación, tecnología, etc.)

El costo total del proyecto PROGBAS GT se ha calculado mediante la información recabada en distintas páginas web y en especial en la información que se encuentra disponible en la página web del proveedor del sistema GBAS (Honeywell), además de cotizaciones que han realizado varios países.

Cabe mencionar que si se lograra realizar la inversión para que el proyecto PROGBAS GT, la inversión se podría catalogar como una inversión para la innovación de la navegación aérea debido a que el proyecto pretende implementar el innovador Sistema GBAS en el aeropuerto La Aurora. Los costos que se muestran en la Tabla 1, son los componentes que se requieren para que el sistema GBAS funcione de modo apropiado.

Estos costos incluyen la infraestructura del sistema GBAS (CAT I) con todos los componentes necesarios para el correcto funcionamiento del sistema (transmisor de data en VHF VDB, unidad de control de tráfico aéreo ATMU, control de procesamiento diferencial DCP y las antenas de medición remota por satélite RSMU).

También en la misma tabla se incluyen los costos de instalación y colocación del sistema GBAS en el aeropuerto, siendo este procedimiento realizado por los ingenieros de la HoneyWell. Asimismo se incluye el costo de los estudios de ingeniería para determinar los lugares más convenientes para la instalación de las antenas y los costos de los estudios de suelo, entre otros trabajos.

De igual forma se incluye el costo de la certificación del sistema GBAS, es decir, los gastos de capacitación al personal técnico aeronáutico (controladores de tránsito aéreo y los técnicos del nuevo equipo), en otros términos son todas las personas que estarán a cargo del nuevo sistema instalado en el aeropuerto.

Y por último también se describen los costos totales de mantenimiento y operación del sistema durante un período de 10 años. Luego todos los costos se suman para dar el gran total de dinero que se requerirá y vale la pena resaltar que todos los costos del proyecto se dan en quetzales y dólares americanos según la tasa de referencia del Banco de Guatemala.

Tabla 1. Costos del sistema GBAS

Fuente: Irena Ambrožová. Implementation of GBAS System at the Václav Havel Airport. Pág. 12.

Por lo tanto después de analizar la Tabla 1 de los costos del sistema GBAS, se puede llegar a la conclusión de decir que el costo total de la inversión, es decir la cantidad de dinero que se ha de desembolsar para realizar el proyecto conforme a lo que se ha planeado, será de $ 1, 502,305.80 o Q.11, 777,26.21.

5.9 FINANCIAMIENTO DEL PROYECTO

Una de las partes primordiales de un análisis financiero es la manera de cómo se va a financiar el proyecto. Es fundamental que en todo proyecto que involucre recursos financieros se tengan los datos relativos al financiamiento de manera relevante y resumida para que de esta manera el comité de evaluación de proyectos pueda tomar una decisión favorable basada en los datos expuestos.

El término financiamiento significa dotar de dinero y/o crédito a una empresa, organización o individuo. Es decir que es conseguir recursos y medios de pago para destinarlos a la adquisición de bienes y servicios necesarios para el desarrollo de actividades económicas.