La empresa canadiense Tallysman Wireless ha diseñado una nueva antena de navegación por satélite de banda ancha, VeroStar, compatible con la ESA para recibir señales tanto de satélite como de aumento desde cualquier lugar del cielo, incluso hasta solo un par de grados sobre el horizonte.
Con un número creciente de constelaciones de navegación por satélite en funcionamiento, la nueva antena VeroStar tiene como objetivo captar todas las señales disponibles, así como respaldar la disponibilidad de las señales del servicio de corrección de banda L. Su desarrollo fue apoyado por el programa del Programa de Innovación y Apoyo a la Navegación (NAVISP) de la ESA.
La precisión de las correcciones GNSS se agudiza habitualmente con señales de corrección de sistemas de aumento, como EGNOS de Europa y WAAS de EEUU, que también proporcionan información continua de integridad (o fiabilidad) para usos de alta precisión y seguridad de la vida, como descensos de aviones. Sin embargo, estas señales de aumento son transmitidas por satélites geoestacionarios, que cuelgan en puntos fijos sobre el ecuador, lo que significa que se vuelven menos visibles para los receptores en el extremo norte o sur.
«Si piensa que un receptor del Sistema de navegación por satélite global (GNSS) se parece a una cámara, entonces la antena sería la lente», explica Allen Crawford de Tallysman. “Ahora, puede tener una excelente cámara de gama alta, pero si no tiene una lente limpia, sin distorsiones y bien enfocada, todo lo que obtendrá son píxeles borrosos que el software de posprocesamiento puede solucionarlo”.
“Así que nuestra antena es como una lente, excepto que recoge señales de radio en lugar de luz y es el primer paso en el proceso de medición. Queremos que la antena reproduzca las señales de satélite recibidas con la mayor precisión posible, en términos de amplitud y de fase de la señal, de forma totalmente representativa, para que el receptor las procese”, añade.
Disponible en varios modelos y tamaños, incluidas versiones montadas en postes, montadas en superficie e integradas, la VeroStar está destinada a aplicaciones móviles de alto rendimiento, como topografía terrestre, agricultura de precisión, navegación marítima y de vehículos autónomos, que generalmente requieren precisión de posicionamiento hacia abajo a unos centímetros.
“Los diferentes clientes tienen diferentes necesidades”, agrega Julien Hautcouer de Tallysman. «Hay muchas antenas GNSS que funcionan sobre una base ‘suficientemente buena’; por ejemplo, las antenas en la parte superior de los automóviles solo necesitan dar una posición aproximada, luego el receptor de navegación usa su mapa para estimar en qué calle se encuentra».
“Lo que queríamos hacer, comenzando desde cero con este nuevo diseño, para usuarios móviles de alta precisión, era poder emplear tantas señales de satélite de tantas constelaciones como fuera posible, no solo GPS, sino también Galileo, el ruso, el chino, Sistemas de India y Japón, además de señales de servicio de corrección, y esto requiere un buen rendimiento estable en un ancho de banda muy amplio«.
“Queremos que no proporcione más que señales circulares puras a la derecha, minimizando cualquier señal reflejada engañosa de ‘multitrayectoria’”, señala Gyles Panther, director de tecnología de Tallysman. “También prestamos especial atención a la simetría de nuestra antena, de modo que las señales de los satélites se tratan exactamente de la misma manera, sin importar de qué parte del cielo provengan las señales. Es como mirar a través de una copa de vino de buena calidad cuando la giras frente a tus ojos y la vista a través de ella permanece igual».
Al mismo tiempo, el espectro de radio moderno está muy abarrotado, por lo que el equipo de diseño prestó especial atención a filtrar las interferencias de radio que podrían causar una situación en la que un dron podría verse obligado a bajar por el ruido de la radio local.
El diseño de VeroStar se basa en ocho ‘pétalos’ rizados de placas de circuito impreso, inspirados en la antena de bucle Alford de la posguerra, que se diseñó originalmente para la transmisión simultánea de múltiples señales de radio FM.
“El equipo de Tallysman realizó un largo proceso de optimización utilizando modelos electromagnéticos para definir la forma final para la fabricación”, señala el ingeniero de navegación de la ESA, Nicolas Girault, responsable técnico del proyecto. “Terminaron con un proceso económico y fácil de repetir, que es ideal, de verdad”.
El diseño maximiza la eficiencia y el rendimiento de la antena, añade el ingeniero de la ESA Damiano Trenta. “Su geometría de simetría rotacional y su comportamiento de banda ancha ayudan a proporcionar un centro de fase estable sobre la frecuencia y el rango angular. La optimización de la forma de los pétalos ayuda a mejorar la ganancia mínima en ángulos de elevación muy bajos, en comparación con los productos actuales en el mercado, y mantiene un nivel de polarización cruzada muy bajo para la mitigación de trayectos múltiples. »
Los controles posteriores de la línea de producción revelaron que este valor se mantuvo constante en todas las antenas. Los modelos VeroStar ahora se comercializan tanto individualmente como como un elemento dentro de los productos de los clientes. El desarrollo de VeroStar se apoyó a través del Elemento 2 de NAVISP, cuyo objetivo es impulsar la competitividad de los Estados miembros mediante el desarrollo de productos comerciales mejorados o innovadores, así como de la Agencia Espacial Canadiense.
