Por qué los ingenieros buscan más allá del GNSS para un posicionamiento más resiliente

Este artículo explica por qué los ingenieros buscan más allá del GNSS para un posicionamiento más resiliente en pruebas automotrices, mapeo y desarrollo de sistemas autónomos, hacia tecnologías como la fusión de sensores en tiempo real.

Elevando el listón para el posicionamiento

Desde el uso del efecto Doppler para rastrear el Sputnik en la década de 1950 hasta el Programa Transit de la Armada de los Estados Unidos, pasando por el GPS, el GLONASS, el Galileo, el BeiDou y muchos otros sistemas, la historia de los GNSS es un relato fascinante de logros de la ingeniería. Hoy en día, GNSS La tecnología de posicionamiento está muy extendida en los ámbitos de la navegación, la topografía, los sistemas autónomos, las pruebas de automoción y muchos otros. Su trayectoria se caracteriza por una cobertura global, una gran precisión en entornos abiertos (especialmente con correcciones RTK o PPP), bajos costes de implantación y décadas de fiabilidad demostrada. Durante muchos años, nos hemos planteado la siguiente pregunta: ¿Dónde estoy?Y el GNSS ha tenido la respuesta. 

Sin embargo, quienes trabajan con el GNSS sabrán que basarse únicamente en el GNSS, o incluso en el GNSS y en las mediciones inerciales de una IMU, ya no es suficiente para satisfacer las necesidades de los clientes y las partes interesadas. 

¿Qué ha cambiado? La pregunta no ha cambiado. Pero los lugares donde la hacemos sí. Los usuarios están acostumbrados a datos de posición precisos en cielos abiertos; ahora los quieren en ciudades. Los ingenieros quieren medir tanto en interiores como en exteriores, tanto bajo tierra como sobre tierra. La precisión de la posición es esencial para la autonomía y la seguridad, así como para la conveniencia, en todos los entornos. Todos los entornos donde la gente solía aceptar que los datos de posición no se podían obtener, están ahora en el punto de mira a medida que se eleva el listón para la localización y los profesionales y consumidores por igual comienzan a rechazar esas limitaciones históricas de dónde se podían recopilar datos de posición de manera confiable.

Se estima que ahora hay casi 15.000 satélites orbitando la Tierra. Pero como sabemos, esto no hace que la cobertura GNSS sea infalible. Las aplicaciones de posicionamiento más exigentes rara vez tienen lugar bajo un cielo abierto perfecto. La cobertura GNSS se ve afectada en ciertos entornos: interiores, áreas urbanas o túneles, por ejemplo. Los errores de multitrayectoria (reflexiones en edificios y similares) pueden corromper la señal, degradando la integridad de los datos de posición. Tenga en cuenta también las condiciones climáticas adversas o actos maliciosos como el spoofing (suplantación) o el jamming (interferencia), que pueden causar interrupciones en el GNSS.

GNSS ha resuelto los problemas de ayer. Los problemas de hoy y de mañana – como cómo navegar en entornos sin GNSS – requieren algo más.

Viva la localización continua

Dicho todo esto, el posicionamiento fiable sin GNSS no es el objetivo final. El objetivo final es ser capaz de hacer eso, pero también de transitar entre entornos sin una caída en la cobertura o la precisión.

Imagina que intentas seguir a un piloto de Fórmula 1 mientras recorre el circuito. Te interesaría recopilar datos de forma continua, incluso al pasar de zonas a cielo abierto a puentes o túneles donde el GNSS no funciona, pero también necesitarías tener plena confianza en esos datos para poder tomar decisiones críticas más adelante.

Imagina un ejemplo más práctico: un vehículo de topografía recopilando datos para un gemelo digital de una ciudad. Comienza en el campo abierto, entra en calles urbanas densas flanqueadas por edificios altos, pasa por debajo de puentes de ferrocarril, atraviesa un túnel y, finalmente, entra en una bahía de carga cubierta. Cada transición desafía al GNSS de una manera diferente. El vehículo no tiene tiempo de detenerse y cambiar de tecnología de localización cuando el GNSS está bloqueado o interrumpido; el cambio de tecnología debe ser impecable tanto en términos prácticos como en el conjunto de datos resultante.

En el pasado, un ingeniero se habría conformado con un sistema de posicionamiento que simplemente funcionara al aire libre, lo que daba como resultado datos precisos la mayoría de las veces. Pero como hemos dicho, las expectativas operativas han cambiado y los usuarios quieren posicionamiento en todas partes. Las pruebas automotrices se centran cada vez más en la recopilación de datos del mundo real para producir vehículos más seguros, especialmente para el desarrollo de vehículos autónomos. Los ingenieros esperan que los vehículos entren en túneles, atraviesen ciudades, entren en almacenes, pasen por debajo de puentes y se muevan a través de bosques, sin perder nunca la confianza en la ubicación y la calidad de los datos. Por lo tanto, las interrupciones no son una opción.

Por esta razón, las soluciones basadas en infraestructura como UWB (banda ultra ancha), si bien tienen su lugar, no son adecuadas para la localización continua. Incluso si puede cambiar sin problemas entre UWB y GNSS (lo que no todas las soluciones pueden hacer), la necesidad de anclajes y etiquetas UWB significa que solo se puede usar en un entorno que usted controla, no en una ciudad, por ejemplo. Como resultado, los ingenieros buscan cada vez más soluciones sin infraestructura como LiDAR, INS (sistema de navegación inercial) y soluciones basadas en visión como alternativa a GNSS y una respuesta más elegante al acertijo de la continuidad, que no requiere el despliegue ni el mantenimiento de anclajes o haces.

Un ‘impulso’ para la localización continua

Así pues, la fusión de sensores se está convirtiendo en una práctica habitual, más que en una característica de gama alta. Los sistemas están pasando de ser configuraciones a medida que requieren una gran integración a convertirse en productos listos para su implementación. A medida que la tecnología madura, los ingenieros pueden implementar estos sistemas listos para usar sin necesidad de crear una pila de localización desde cero.

Dos elementos juegan un papel fundamental.

La familia de productos WayFinder hace esto posible de varias maneras: WayFinder Prime características GNSS/INS y LiDAR totalmente integrados, así como potencia de procesamiento a bordo que ejecuta LiDAR Boost. WayFinder Hub contiene LiDAR Boost y la potencia de procesamiento a bordo para ejecutarlo, al tiempo que le permite conectar su propio OXTS GNSS/INS y LiDAR, proporcionando una excelente flexibilidad en su configuración.

Actualmente, WayFinder Family y LiDAR Boost son únicos en el mercado: nadie más puede resolver la localización en entornos sin GNSS como nosotros. Y WayFinder Prime ya está teniendo un gran impacto para los clientes en Topografía y cartografía y ensayos de automoción, permitiéndoles probar en cualquier lugar sin configuraciones complejas ni flujos de trabajo de procesamiento de datos.

GNSS para un posicionamiento más resiliente; lo que nos depara el futuro

El GNSS sigue siendo fundamental. Es una tecnología de posicionamiento crítica y, lejos de estar obsoleta. Pero las aplicaciones exigen más resiliencia de la que el GNSS por sí solo proporciona, y la localización multisensores se está convirtiendo en la respuesta por defecto del ingeniero para entornos complejos.

El desafío para los ingenieros es cómo integrar motores de fusión de sensores en tiempo real en sus proyectos con un esfuerzo mínimo de integración, al tiempo que se ofrece la máxima precisión y fiabilidad.

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