Tratamiento hacia delante/hacia atrás

Por eso, OXTS combina las mediciones inerciales y GNSS en nuestros sistemas de gran éxito para crear una plataforma de medición precisa y fiable. Este enfoque de doble tecnología aprovecha los puntos fuertes individuales de cada una de ellas y permite a nuestros usuarios seguir realizando mediciones en entornos que normalmente dificultarían las pruebas.

Sin embargo, existe una tercera capa de tecnología, menos conocida, que puede aplicarse a los datos medidos por un OXTS RT, Survey+, Inertial+ o xNAV, mejorando aún más su precisión en situaciones realmente difíciles. Se denomina procesamiento combinado o hacia delante/hacia atrás y se aplica durante el postproceso. Para entender cómo funciona el procesamiento hacia delante/hacia atrás, es necesario reconocer los puntos fuertes y débiles de las tecnologías inercial y GNSS, y por qué ofrecen una solución tan sólida cuando se combinan.

Esto se ilustra claramente en la Figura 1, que muestra la trayectoria medida por cada tecnología cuando un vehículo atraviesa un largo túnel. Cuando el vehículo entra en la zona GNSS-blackout (rayas negras/amarillas), se pierde la señal. Trabajando desde la izquierda de la imagen:

• Trayectoria realLa línea roja indica la trayectoria del vehículo, incluido el viraje para evitar un obstáculo. Esta es la trayectoria que queremos capturar.
• Trayectoria sólo GNSS: la línea roja muestra la trayectoria que un receptor GNSS cree que siguió el coche. El receptor pierde el bloqueo GNSS al entrar en el túnel y lo recupera poco después de salir. Aunque es posible "unir los puntos" y rellenar la trayectoria, no es una solución aceptable para la mayoría de los usuarios, ya que se omite por completo la maniobra de viraje.
• Trayectoria sólo inercial: Con fines ilustrativos, se ha aplicado una deriva constante exagerada a esta trayectoria empezando por la parte superior de la imagen. Obsérvese cómo, sin la corrección del GNSS, la posición ya está desviada a la entrada del túnel en comparación con la trayectoria real. Aunque este rasgo no es deseable, la ventaja es que el sensor inercial capta con exactitud la dinámica de la maniobra de cambio de carril, pero no puede ser preciso en cuanto a la posición debido a la deriva acumulada.
• Trayectoria inercial+GNSS: así es como su sistema OXTS ve las cosas. Es importante señalar que la posición es ahora correcta cuando el vehículo entra en el túnel, porque las mediciones GNSS evitan que se produzca cualquier deriva en el sistema. De manera crucial, esto mejora la precisión de la posición desde la entrada del túnel hasta la maniobra de viraje porque hay menos deriva acumulada. Esto es visible en el vértice del viraje, aunque la misma exagerado como en el ejemplo anterior. A medida que el coche sale del túnel y se adquiere el bloqueo GNSS, la precisión de la posición del sistema mejora de nuevo y se corrige cualquier deriva acumulada. Es posible que la unidad vuelva a la posición correcta en la readquisición, o que la transición sea suave como se muestra aquí.

Aunque una solución inercial asistida por GNSS es claramente la opción más deseable porque sigue captando la actividad en túneles o zonas de mala recepción GNSS, puede mejorarse aún más si se utiliza con procesamiento hacia delante/atrás. Recuerde que no es necesario que las señales GNSS estén completamente bloqueadas para que produzcan datos poco fiables.

En el ejemplo anterior, los datos se consideraron hacia adelante, es decir, en el orden en que se recibieron en tiempo real. El procesamiento hacia adelante/hacia atrás funciona inicialmente de la misma manera (la parte hacia adelante), pero como se trabaja en un entorno de postprocesamiento, existe la opción de leer los datos también hacia atrás. Desde un punto de vista exclusivamente GNSS, el procesamiento hacia atrás no aporta ninguna ventaja, ya que no se puede aprender nada nuevo durante el periodo de bloqueo.

En el caso de un sistema sólo inercial, resulta ventajoso retroceder los datos, ya que los errores de deriva se acumulan de forma diferente. Imaginemos un barco que navega con viento cruzado. En el viaje de ida navega recto, pero se desvía de su rumbo y llega a la izquierda de su destino. En el viaje de vuelta, vuelve a navegar recto, pero esta vez se desvía a la derecha de su puerto de origen. Saber esto indica la dirección del viento, que es análoga a la deriva en un sistema sólo inercial.

El procesamiento de los datos inerciales de los extremos, utilizando el procesamiento hacia delante/hacia atrás, funciona de forma similar. Aunque sólo se realiza un recorrido, proporciona dos soluciones diferentes al mismo problema. Estas soluciones pueden utilizarse después para generar información adicional sobre el sistema en su conjunto. A diferencia del barco, que navegaba de un lugar conocido a otro, un sistema sólo inercial no sabe exactamente dónde empieza o acaba.

Por eso los sistemas OXTS utilizan tanto GNSS y tecnología inercial, por lo que do saber exactamente dónde se encuentran. Los puntos en los que se pierde y se recupera la señal GNSS se convierten en los dos puntos conocidos entre los que se ha movido el sistema. Y, a diferencia del barco, el OXTS INS/GNSS lleva en su interior un sensor inercial de gran precisión para captar todos los movimientos realizados entre esos dos puntos.

Aunque el procesamiento hacia delante/hacia atrás no es tan sencillo como utilizar una solución para anular la otra, ése es el principio subyacente. Se ilustra en la Figura 2, que muestra la misma escena que la Figura 1 pero desde arriba. Los círculos rojos representan el punto en el que la señal GNSS se pierde y se readquiere, y lo que nos interesa es el área entre ambos. Trabajando hacia abajo desde arriba:

• Trayectoria inercial procesada hacia delante: se trata de la misma ruta etiquetada como "Inercial+GNSS" en la Figura 1. Muestra la trayectoria que el sistema OXTS cree que ha seguido basándose en los datos que ha recibido en tiempo real, que es lo mismo que el procesamiento hacia delante. La ausencia de corrección GNSS significa que la deriva (exagerada para ilustrar) comienza a acumularse en el sistema y, cuando se consigue de nuevo el bloqueo GNSS, el sistema no está exactamente donde cree que está.
• Trayectoria inercial procesada hacia atrás: en un entorno en tiempo real, el sistema utiliza los datos inerciales para calcular la trayectoria que ha seguido. Se trata de la trayectoria procesada hacia delante. En un entorno de posprocesamiento, esos mismos datos pueden introducirse en el sistema hacia atrás desde una buena ubicación conocida. En este caso, la ubicación conocida es donde se restableció una medición GNSS a la salida del túnel. El sistema de navegación post-proceso no sabe que los datos están siendo suministrados en orden inverso y simplemente computa una ruta basada en las mediciones de entrada dadas. Sin embargo, el algoritmo responsable de enviar los datos en orden inverso sabe que la ruta calculada debe originarse en el punto en el que se restablecieron las mediciones GNSS, y la traduce a la posición correcta. Esto no impide que el sistema se desvíe en ausencia de corrección GNSS, pero significa que cualquier desvío se acumula en el extremo opuesto de la ruta.
• Trayectorias de avance/retroceso superpuestas: una vez que se ha calculado una trayectoria hacia delante desde el punto en que se perdió la señal GNSS, y hacia atrás desde el punto en que se restablecieron las mediciones GNSS, se pueden superponer las dos trayectorias. De este modo, los mejores datos de la trayectoria hacia delante (blanco) y hacia atrás (negro) pueden combinarse para formar la trayectoria hacia delante/hacia atrás (gris) que puede verse superpuesta a la trayectoria real que siguió el vehículo.

Cabe señalar que sólo hemos destacado las ventajas del procesamiento hacia delante/atrás desde una perspectiva lateral y en condiciones extremas. Sin embargo, el proceso también se aplica en un marco tridimensional, y da lugar a mejoras significativas en las mediciones de cabeceo, balanceo y guiñada. Aunque no es necesario utilizar el procesamiento hacia delante/atrás durante periodos cortos de pérdida de señal GNSS, mejorará los datos de la misma manera.

Si desea obtener más información sobre el procesamiento hacia delante/hacia atrás, o sobre cualquier producto o tecnología de OXTS, póngase en contacto directamente con OXTS o con su distribuidor regional. Encontrará más información en nuestro sitio web: www.oxts.com.