Un equipo receptor se define como un sistema integrado de elementos diseñado para recibir y procesar las señales satelitales, ya sea de forma simultánea o secuencial. Los receptores suelen ser de tipo heterodino, basados en una mezcla de frecuencias que permite pasar de la frecuencia recibida en la antena a una más baja que puede ser controlada por la electrónica del receptor.
Los receptores pueden caracterizarse en función de múltiples variables como el tipo de observables de medida que permiten, su posibilidad de aplicación de correcciones diferenciales, su capacidad de
comunicación con otros dispositivos a través de diferentes protocolos (USB, bluetooth, NMEA), etc.
Dentro de los equipos receptores encontramos una serie de componentes que forman parte de los mismos. Entre estos componentes hay un reloj muy estable, una antena con preamplificador, un procesador de la señal recibida con el software correspondiente, dispositivos de almacenamiento de datos, sensores meteorológicos y una pantalla en la que se muestra la información de posicionamiento. El reloj empleado normalmente suele ser de cristal de cuarzo y presenta un alto nivel de estabilidad (del
orden de 10-9), aunque muy inferior a los relojes que portan los satélites.
Las tres funciones principales de los receptores son las siguientes: (a) la gestión de los datos del satélite, (b) la selección más óptima de satélites y (c) el cálculo de los parámetros de posicionamiento y de
velocidad. La gestión de los datos enviados por el satélite se lleva a cabo con la opción satellite manager
pudiendo ser distinguidos dos estados: (a.1) INIT y (a.2) NAV. El modo INIT permite registrar en memoria
el almanaque y el estado de los satélites. El modo NAV permite almacenar los datos necesarios para la
partir de una lista de satélites visibles, los cuatro satélites que presentan una geometría más óptima para la navegación. Finalmente, el receptor calcula su posición y su velocidad en función de los satélites empleados.
Los receptores pueden clasificarse atendiendo a diferentes criterios, siendo los más representativos los siguientes: (a) la frecuencia de la señal, (b) el nivel de codificación de la señal, (c) el tipo y modalidad de los canales de recepción, (d) el procedimiento de seguimiento de los satélites, (e) el observable medido y (f) la frecuencia de la señal.
a. En función de la frecuencia de la señal de los canales de recepción, distinguiendo entre receptores monofrecuencia y bifrecuencia:
a.1. Los receptores monofrecuencia presentan señal única.
a.2. Los receptores bifrecuencia presentan doble frecuencia de señal. La principal ventaja de estos
sensores es que al trabajar con dobles frecuencias permiten determinar el retardo ionosférico, una de las fuentes de error que más limitan la precisión del sistema.
b. En función del nivel de codificación de la señal. Podemos distinguir entre los receptores codificados y los no codificados:
b.1. Receptores no codificados. Este tipo de receptores efectúan un tratamiento de la señal empleando procedimientos de cuadratura de la señal e interferometría. Presentan una gran precisión en el posicionamiento estático relativo al ir equipados con sistemas de doble frecuencia. Sus principales inconvenientes estriban en que no son cinemáticos, necesitan efemérides muy precisas, no descodifican el mensaje de navegación y no permiten un posicionamiento instantáneo.
b.2. Receptores codificados. Emplean todos los datos emitidos por los satélites y, generalmente, están equipados con sistemas de doble frecuencia. Para el procesamiento de los datos pueden
emplear la técnica de la cuenta Doppler integrada con observables tanto en código como en
fase. Estos receptores pueden ser empleados en cualquier modo de posicionamiento.
c. En función del tipo y modalidad de los canales de recepción21 se distinguen receptores de canal tipo
cuadratura y tipo correlación:
c.1. Receptores de canal tipo cuadratura. Consisten básicamente en un detector o demodulador
cuadrático que multiplica por sí misma la señal recibida, obteniendo un segundo armónico de la portadora que no contiene la modulación original del código.
c.2. Receptores de canal tipo correlación. En ellos el canal aplica un retardo para mantener la
alineación o correlación entre el código recibido y el generado por el propio receptor.
d. En función del procedimiento utilizado para el seguimiento de los satélites, siendo posible distinguir entre receptores secuenciales, multicanal y multiplexares:
d.1. Receptores secuenciales. Son equipos de recepción que tienen un solo canal receptor que
rastrea los cuatro satélites necesarios de uno en uno. Para la obtención de las medidas de posicionamiento emplea la medida real de uno de ellos y las medidas extrapoladas de los otros tres satélites.
d.2. Receptores multicanal. Disponen de un número variable de canales independientes, uno por
satélite, los cuales realizan mediciones de forma simultánea. Son los receptores más precisos pero también los más caros.
d.3. Receptores multiplexares. Sólo tienen un canal físico pero pueden multiplexar la señal a los
correladores sin necesidad de volver a buscar los satélites cada vez. Pueden obtener las señales de cuatro satélites en menos de un segundo. Su desventaja es que pierden potencia de señal y capacidad de enganche
e. En función del tipo de observable medido distinguimos entre receptores estándar (o navegadores) y de alta gama (o geodésicos):
21 Se entiende por canal de recepción todos los elementos necesarios tanto para el seguimiento como para la
Aplicación de sistemas GNSS y SIG a infraestruct. de transporte. Estudio sobre conducción naturalista Autor: José Balsa Barreiro
A Coruña, 2014
Capítulo 3 Página 100
e.1. Receptores estándar o navegadores. Este tipo de receptores emplean únicamente
observables de código. Se caracterizan por tener un tamaño y peso reducidos lo que les permite un bajo consumo de batería. En algunas ocasiones incorporan una pequeña antena para mejorar la recepción de la señal. Suelen emplearse para navegación o, como mucho, para aplicaciones cartográficas de poca precisión. Este tipo de receptores son capaces de discriminar un 1% de la longitud de onda (para el código estándar de GPS es de 300 m), lo que supone un error de posicionamiento de unos tres metros.
e.2. Receptores geodésicos (o topográficos). Emplean únicamente observables de fase. Se
emplean en campos de la ingeniería como la geodesia y la topografía, donde son necesarios niveles de precisión muy elevados, de orden centimétrico. Un receptor de este tipo muy preciso
es el desarrollado por Counselman, denominado comercialmente MIS, que permite alcanzar
niveles de precisión de orden milimétrico (Hofmann-Wellenhof et al., 2008).