{"id":4482,"date":"2017-03-08T16:13:00","date_gmt":"2017-03-08T16:13:00","guid":{"rendered":"https:\/\/oxts.com\/?p=4482"},"modified":"2025-04-29T07:47:50","modified_gmt":"2025-04-29T07:47:50","slug":"why-use-a-survey-grade-inertial-navigation-system-on-an-unmanned-aerial-vehicle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/why-use-a-survey-grade-inertial-navigation-system-on-an-unmanned-aerial-vehicle\/","title":{"rendered":"\u00bfPor qu\u00e9 utilizar un sistema de navegaci\u00f3n inercial de calidad topogr\u00e1fica en un veh\u00edculo a\u00e9reo no tripulado?"},"content":{"rendered":"
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Comprender la din\u00e1mica de vuelo<\/h3>\n\n \n\n\n \n\n\n\n
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Al emprender cualquier forma de vuelo, es importante comprender la orientaci\u00f3n de la plataforma a\u00e9rea, la naturaleza de su movimiento y la direcci\u00f3n en la que se dirige. En el contexto de los veh\u00edculos a\u00e9reos no tripulados (UAV), estas caracter\u00edsticas del vuelo pueden ser comprendidas por el piloto simplemente observando el movimiento de la plataforma UAV cuando vuela dentro de la l\u00ednea de visi\u00f3n visual. Para reducir el error humano cuando se vuela de forma manual, una serie de sensores de la plataforma del UAV pueden proporcionar informaci\u00f3n al controlador de vuelo del piloto. En otros m\u00e9todos de vuelo, la informaci\u00f3n relacionada con el movimiento del vuelo, junto con la informaci\u00f3n de localizaci\u00f3n de los sistemas de detecci\u00f3n de navegaci\u00f3n global, como el sistema global de navegaci\u00f3n por sat\u00e9lite (GNSS o GPS), se convierte en una necesidad durante las operaciones automatizadas del piloto autom\u00e1tico.<\/p>\n\n <\/div>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n \n <\/div>\n\n\n \n

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El tipo de sistema que suele utilizarse para medir este movimiento es una unidad de medici\u00f3n inercial (IMU). Compuesta normalmente de giroscopios y aceler\u00f3metros, la informaci\u00f3n de la IMU caracteriza la din\u00e1mica del movimiento de una plataforma en t\u00e9rminos de un flujo continuo de datos relacionados con la aceleraci\u00f3n lineal del veh\u00edculo en tres ejes principales, junto con par\u00e1metros de rotaci\u00f3n a lo largo de tres ejes principales (cabeceo, rol y rumbo). Muchos sistemas de control de vuelo de UAV incluir\u00e1n una forma de IMU para proporcionar la informaci\u00f3n necesaria tanto a un sistema de piloto autom\u00e1tico como al software de control de vuelo del piloto en tierra. Sin embargo, cuando se utiliza un UAV para recoger datos con fines topogr\u00e1ficos, el flujo de datos de la IMU s\u00f3lo proporciona una parte de la informaci\u00f3n.<\/p>\n\n <\/div>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n \n <\/div>\n\n\n

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Din\u00e1mica de vuelo y recogida de datos a\u00e9reos<\/h3>\n\n \n\n\n \n\n\n\n
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Cuando se trata de topograf\u00eda, es importante comprender la relaci\u00f3n entre la plataforma del veh\u00edculo a\u00e9reo no tripulado, la geometr\u00eda externa del sensor de im\u00e1genes montado sobre ella y el terreno que hay debajo. El mundo no es plano\", aunque el resultado de un estudio pueda ser un plano bidimensional; los paisajes y sus estudios son intr\u00ednsecamente tridimensionales. En su nivel m\u00e1s simple, es necesario saber si las ondulaciones que se observan en el suelo son funci\u00f3n del paisaje o de la trayectoria de vuelo del UAV. Para recoger los datos que se utilizar\u00e1n en un estudio, el UAV estar\u00e1 equipado con un sensor de im\u00e1genes que puede ser una c\u00e1mara o un sistema de escaneado l\u00e1ser (LiDAR).<\/p>\n

En el caso de la fotograf\u00eda a\u00e9rea, hay que calcular el efecto de la altura del suelo para proyectar mejor lo que se ve sobre el terreno en lo que es esencialmente una \"fotograf\u00eda plana\" en el caso de una ortofotograf\u00eda.<\/p>\n

Cuando las tolerancias de precisi\u00f3n se miden con frecuencia en un par de metros o (m\u00e1s habitualmente) cent\u00edmetros, puede ser importante calcular la m\u00e1s m\u00ednima desviaci\u00f3n angular en el movimiento y la direcci\u00f3n del sensor de im\u00e1genes que va montado en el UAV. En el contexto del escaneado l\u00e1ser, los datos se recogen mediante un sensor l\u00e1ser pulsante que mide el tiempo que tarda en recibir un retorno despu\u00e9s de que ese pulso haya golpeado una superficie en el suelo. Este retorno puede ser la parte superior de una estructura superficial o el propio suelo, y vuelve en la direcci\u00f3n del sensor. Los retornos l\u00e1ser se recogen en un \u00e1rea en funci\u00f3n del hecho de que el sensor l\u00e1ser a menudo gira (esencialmente \"pulverizando\" pulsos l\u00e1ser a lo largo de un plano), y la plataforma UAV en la que est\u00e1 montado el sensor tambi\u00e9n se mueve.<\/p>\n

En una nota t\u00e9cnica anterior \"\u00bfPor qu\u00e9 es importante un sistema de navegaci\u00f3n inercial (INS) para las aplicaciones topogr\u00e1ficas y cartogr\u00e1ficas de los veh\u00edculos a\u00e9reos no tripulados (UAV)?<\/a>\", se han descrito las diferencias entre las t\u00e9cnicas de georreferenciaci\u00f3n pasiva (s\u00f3lo mediante puntos de control terrestre (GCP)) y directa. La georreferenciaci\u00f3n directa utiliza un sistema de navegaci\u00f3n inercial (INS) para proporcionar un flujo de trabajo m\u00e1s eficiente y m\u00e1s coherente para asignar coordenadas espaciales a los datos recogidos por el UAV. Debido a consideraciones de coste y al estado actual de las c\u00e1maras ligeras, la georreferenciaci\u00f3n pasiva sigue siendo habitual en las operaciones de fotogrametr\u00eda con veh\u00edculos a\u00e9reos no tripulados debido a las c\u00e1maras de consumo que se siguen utilizando. Sin embargo, si se empleara la georreferenciaci\u00f3n directa de forma similar a como se hace hoy en d\u00eda en fotogrametr\u00eda a\u00e9rea desde aeronaves tripuladas, se podr\u00edan realizar levantamientos fotogram\u00e9tricos con UAV que necesitaran menos GCP. En el caso de LiDAR, la utilizaci\u00f3n de un INS es una necesidad, ya que las coordenadas de 100.000 puntos por segundo deben calcularse individualmente.<\/p>\n\n <\/div>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n \n <\/div>\n\n\n \n

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Un INS incluye giroscopios y aceler\u00f3metros similares a los que se pueden encontrar en una IMU para calcular la din\u00e1mica de movimiento del UAV, junto con un sistema computacional que puede tomar como entrada datos GNSS, y aplica una serie de filtros estad\u00edsticos para calcular una mejor estimaci\u00f3n de la posici\u00f3n basada en los datos que tiene disponibles. Al utilizar un INS, la posici\u00f3n del UAV (y de sus sensores) puede calcularse a una frecuencia mayor que la del GPS por s\u00ed solo; tiene en cuenta el movimiento del UAV y, mediante la aplicaci\u00f3n de filtros estad\u00edsticos, es capaz de proporcionar una mejor estimaci\u00f3n de la posici\u00f3n en caso de que la informaci\u00f3n de uno de los sensores de entrada no sea \u00f3ptima. Adem\u00e1s, al registrar la trayectoria de la plataforma (y, por tanto, del sensor de im\u00e1genes) a lo largo de su misi\u00f3n, se dispone de un registro de posici\u00f3n que puede ser postprocesado y refinado para proporcionar datos de posicionamiento a\u00fan mejores para los datos recogidos durante ese vuelo. Es esta integraci\u00f3n de los datos de posicionamiento la que ilustra por qu\u00e9, cuando se tiene en cuenta el movimiento del UAV para recoger datos con fines topogr\u00e1ficos, no basta con la informaci\u00f3n procedente de una IMU o de un receptor GNSS.<\/p>\n\n <\/div>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n \n <\/div>\n\n\n

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Entonces, \u00bfpor qu\u00e9 necesita realmente un sistema de navegaci\u00f3n inercial de calidad topogr\u00e1fica?<\/h3>\n\n \n\n\n \n\n\n\n
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El auge de la tecnolog\u00eda de los veh\u00edculos a\u00e9reos no tripulados ha dado lugar a una amplia gama de plataformas de este tipo. \u00c9stas abarcan desde sistemas de consumo hasta sistemas profesionales, con una amplia gama de precios y una gran variedad de capacidades funcionales de los componentes de estos sistemas, incluidos el piloto autom\u00e1tico y los sistemas de operaciones de vuelo empleados. Debido a los tipos de materiales y tecnolog\u00edas utilizados en los sistemas profesionales de im\u00e1genes 3D, como las cargas \u00fatiles LiDAR, tambi\u00e9n significa que el valor monetario del sensor de im\u00e1genes a menudo puede ser de 2 a 6 veces el valor de la propia plataforma UAV.<\/p>\n

Uno de los principios de cualquier metodolog\u00eda relacionada con las encuestas es el de la coherencia. Debido a la variedad de plataformas disponibles, esto significa que la calidad y la capacidad de los componentes utilizados en los sistemas de control de vuelo de dos plataformas UAV cualesquiera pueden ser muy diferentes entre s\u00ed. Las capacidades de navegaci\u00f3n de un sistema de control de vuelo tambi\u00e9n se han dise\u00f1ado a menudo para funcionar con diferentes grados de tolerancia espacial que las de un sistema que se ha dise\u00f1ado para el control topogr\u00e1fico. Por ejemplo, los datos recogidos por un veh\u00edculo de recogida de datos geoespaciales en movimiento (por ejemplo, un veh\u00edculo a\u00e9reo no tripulado o un veh\u00edculo cartogr\u00e1fico m\u00f3vil) normalmente deben posicionarse con una precisi\u00f3n de +\/- 5 cm para que se consideren \"de calidad topogr\u00e1fica\". El sistema de piloto autom\u00e1tico de un veh\u00edculo a\u00e9reo no tripulado octoc\u00f3ptero, que suele utilizarse en operaciones profesionales para transportar una carga \u00fatil de im\u00e1genes, suele tener una especificaci\u00f3n de posicionamiento en vuelo estacionario de entre +\/- 0,5 y 1,5 metros. Un sistema de navegaci\u00f3n por sat\u00e9lite como el OXTS xNAV550<\/a>\u00a0El sistema inercial+GNSS calcula la trayectoria espacial de una plataforma UAV con una precisi\u00f3n de +\/- 2 cm.<\/p>\n

En una \u00e9poca en la que los profesionales de los UAV necesitan poder combinar sus cargas \u00fatiles, es comprensible por qu\u00e9 los requisitos para transportar una carga \u00fatil para aplicaciones topogr\u00e1ficas pueden ser diferentes de los de utilizar la misma plataforma UAV para otros fines. Sin embargo, el uso de un INS de calidad topogr\u00e1fica en proyectos que lo requieren significa que el profesional est\u00e1 utilizando una tecnolog\u00eda que le permite ser m\u00e1s productivo, pero tambi\u00e9n est\u00e1 empleando un m\u00e9todo validado de posicionamiento de los datos que recopila que cumple con los niveles de tolerancia m\u00e1s finos requeridos por los proyectos relacionados con la topograf\u00eda.<\/p>\n\n <\/div>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n \n <\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":1,"featured_media":4495,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[21,49,54],"tags":[],"class_list":["post-4482","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application-notes","category-autonomy","category-uav"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4482","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4482"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4482\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7495,"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4482\/revisions\/7495"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/4495"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4482"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4482"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oxts.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4482"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}