Optimización de la transferencia de tiempo y frecuencia mediante el empleo de receptores GNSS geodésicos

Resumen

Las redes internacionales para la comparación de tiempo se basan en la utilización de diferentes técnicas de transferencia. Entre éstas siguen destacando por su precisión, universalidad y bajo coste, las técnicas de transferencia basadas en los sistemas GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite), y en particular la técnica denominada Posicionamiento de Punto Preciso (PPP), de gran importancia en trabajos geodésicos. En esta tesis se ha marcado un doble objetivo, por un lado realizar un software científico de procesamiento de punto preciso, que al igual que los ya existentes (NRCan, Gipsy, Bernesse, Magic, Atomium, etc.), proporcione resultados de gran precisión, en posicionamiento, retardo troposférico, cálculo de las ambigüedades y estado del reloj del receptor respecto de una escala de tiempo de referencia. El segundo objetivo buscado ha sido la reducción de la incertidumbre de los enlaces GNSS, mediante la realización de calibraciones con el Laboratorio Nacional de Tiempo Alemán (PTB), que es el laboratorio de enlace para la realización del Tiempo Atómico Internacional (TAI). Los resultados del programa PPP desarrollado, han podido ser contrastados con los obtenidos con otros dos de reconocido prestigio (NRCan y Gipsy), además de con la solución de red proporcionada por el IGS. Los resultados en posicionamiento han resultado subcentimétricos, mostrando una variabilidad entre días por debajo de los 0,5 cm, en las estaciones procesadas respecto de la solución IGS. Los valores de retardo troposférico son muy similares, existiendo un menor nivel del ruido en la solución proporcionada por el IGS. Respecto a la solución del reloj, todos los programas proporcionaron una solución muy similar en exactitud, por debajo de los 0,3 nanosegundos una vez sincronizados. El ruido predominante se ha identificado como blanco de frecuencia, con una cota inicial de decenas de picosegundos. Uno de los inconvenientes del procesado PPP, son las discontinuidades exhibidas al comienzo del procesado, y que han sido solventadas eficazmente con el programa implementado. Otro aspecto relevante es la versatilidad conseguida respecto a otros sistemas GNSS, como es el sistema GLONASS. Los resultados obtenidos con este último sistema, presentan un nivel de ruido algo superior al sistema GPS, en gran medida por el menor número de satélites observado, resultando no obstante aptos para las intercomparaciones de precisión entre laboratorios. Finalmente, se han realizado avances significativos en las calibraciones de los enlaces de tiempo y frecuencia, y en especial en el cálculo y reducción de las incertidumbres resultantes. Éstas tienen una repercusión directa en la generación de la escala TAI/UTC, y los valores obtenidos durante las campañas de calibración realizadas, están claramente por debajo de los 2 ns y potencialmente por debajo de 1 ns, condicionado este último valor a la incorporación de un contador de intervalos al instrumental necesario para la calibración.