Constelaciones de Satélites GNSS y su Aplicación para mejorar un auto de Carreras

En el automovilismo moderno, la adquisición de datos mediante sistemas de geoposicionamiento satelital se ha convertido en una herramienta crítica tanto en entrenamientos como en competencia. El corazón de esta tecnología son las constelaciones GNSS (Global Navigation Satellite Systems), que permiten conocer la posición del vehículo con una precisión que, en condiciones ideales, puede alcanzar márgenes inferiores a los 10 centímetros con técnicas de corrección diferencial. Esta nota técnica del IAD explica cómo funcionan estas constelaciones, qué papel juegan los satélites en la precisión del posicionamiento, cómo se integran los datos en los Lap Timers, y por qué es fundamental comprender esta tecnología para la ingeniería de pista.

¿Qué es una Constelación de Satélites GNSS?

Una constelación de satélites es un conjunto de satélites artificiales que orbitan la Tierra de forma sincronizada para proporcionar servicios de navegación y posicionamiento global. Cada uno de estos satélites transmiten señales de radio que contienen:

• Información de tiempo preciso (referenciado a relojes atómicos).
• Datos de ephemeris (posición actual del satélite).
• Datos de almanac (posición aproximada de otros satélites del sistema).  

Principales Sistemas GNSS en Uso

Actualmente hay cuatro constelaciones GNSS principales:

¿Cómo Determina tu posición un Receptor GNSS?

El principio de funcionamiento se basa en la trilateración, no triangulación. Esto implica:

1. El receptor GNSS mide el tiempo que tarda en llegar la señal desde al menos 4 satélites.
   
2. Como la velocidad de la luz es conocida, se calcula la distancia al satélite.
   
3. Con la intersección de esferas de distancia desde 4 o más satélites, se calcula la posición 3D (latitud, longitud, altitud) y el tiempo.

Importante: cuanto mayor la cantidad de satélites en línea de vista y mejor distribuidos estén en el cielo, mayor será la precisión.

¿Qué Factores Afectan la Precisión del GNSS?

• Dilución de Precisión (DOP): describe la calidad geométrica de los satélites visibles.
  
• Multipath: rebotes de señal en objetos (muros, árboles, etc.).
  
• Ionosfera y Troposfera: afectan la velocidad de la señal.
  
• Ruido del receptor y resolución temporal.
  

En automovilismo, los mejores lap timers utilizan GNSS con corrección SBAS (WAAS/EGNOS), RTK o DGPS.

Aplicación de GNSS en Lap Timers para Autos de Carrera

Los Lap Timers de alto rendimiento (como VBox, Aim Solo 2 DL, Spilba, RaceBox) utilizan receptores GNSS de alta frecuencia, típicamente:

• 10 Hz: posición cada 0,1 segundos:Ideal para comenzar en competición.
  
• 20 Hz o más: Ideal para cuando se busca profundizar el análisis en competición.
  
• Multibanda (L1, L2) y multiconstelación. 

¿Qué datos se obtienen?

• Línea de tiempo de posición (ideal para trayectorias).
  
• Velocidad instantánea (calculada por Doppler y por diferencia de posición).
  
• Aceleración longitudinal/lateral.
  
• Tiempo de vuelta.
  
• Sectorización dinámica.
  

¿Cómo lo usan los ingenieros?

• Comparación de trayectorias.
  
• Estudio de curvas y puntos de frenado.
  
• Análisis de velocidad de paso por curva.
  
• Optimización de setup.
  
• Análisis de errores de manejo. 

Corrección Diferencial y RTK

Para lograr una precisión centimétrica, los equipos profesionales usan:

RTK (Real-Time Kinematics)

• Usa una estación base conocida que transmite correcciones al receptor en tiempo real.
  
• Requiere enlace de radio o módem.
  

PPK (Post-Processed Kinematics)

• Los datos se corrigen luego de la sesión con archivos de referencia.  
  

Estas tecnologías son comunes en el automovilismo profesional y en sistemas como VBox Motorsport RTK, ampliamente usados en Fórmula E, Rally o GT3.

Autor: Nelson Vigliani