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UAV Navigation en profundidad: Mejora del posicionamiento

Introducción.   El sistema global de navegación por satélite (GNSS) es una infraestructura técnica masiva que consta de dos segmentos:

  • Segmento terrestre. Rastrea, monitoriza y dirige el sistema.
  • Segmento espacial. Incluye una constelación de satélites en órbita. En el caso del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) americano hay 31 satélites operativos, con otros 33 en órbita como respaldo.

 

Gracias a esta arquitectura, cualquier punto de la superficie del planeta es visible por al menos cuatro satélites. Estos sistemas GNSS han supuesto una revolución en el posicionamiento, la navegación y la sincronización. Los sistemas GNSS son ahora una parte esencial de la simple navegación de vehículos, así como de tareas más avanzadas, como la topografía, las ciencias de la tierra o la fotogrametría, en las que la información precisa de la posición es vital cuando se toman fotografías para obtener una información de imagen correcta.

La lógica del sistema GNSS consiste en utilizar la posición conocida de un conjunto de satélites visibles con relojes atómicos estables a bordo. Estos satélites transmiten señales de tiempo precisas a receptores en la superficie de la Tierra. Los relojes dentro de los receptores, sin embargo, son generalmente menos precisos, por lo que cualquier error que se introduzca debe ser corregido. Tales errores de sincronización, junto con una serie de otras influencias en las señales, afectan a la precisión al determinar la posición.

RTK.   Uno de los métodos utilizados para mejorar la precisión es un sistema Real Time Kinematic (RTK), que puede reducir los errores a tan sólo un par de centímetros, a diferencia de la precisión tradicional del SMNS, en la que el error se mide en metros.

El RTK consiste en una "estación base" y una o más unidades "rover" que se comunican directamente entre sí. La ubicación conocida de la estación base ayuda al sistema a reducir los errores. La estación base transmite su posición junto con un código; los receptores pueden entonces arreglar las ambigüedades de fase de las señales de los satélites para determinar su posición relativa a la base con un grado muy alto de precisión. Por esta razón, cuando se utiliza el RTK siempre se requiere una excelente cobertura de radio, lo que significa que el sistema no es generalmente adecuado para los vuelos más allá de la línea de visión (BLOS).

La tecnología RTK se utiliza ampliamente en la industria de los UAV para permitir un aterrizaje de precisión. Algunas técnicas de aterrizaje, como la recuperación mediante red de un vehículo aéreo no tripulado en un buque en movimiento sobre el mar, desarrollada por UAV Navigation, requieren una precisión posicional muy alta, ya que incluso el más pequeño error puede conducir claramente a un accidente.
 

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Dual GNSS Compass.   Una técnica similar se utiliza en otra tecnología: la Dual GNSS Compass . Utilizando técnicas de interferometría SMNS, se puede calcular el curso de un vehículo o plataforma. La señal de base de la estación base se recibe para dos dispositivos GNSS separados en una plataforma; estos receptores separados calculan entonces la variación de fase de la señal, lo que significa que es posible determinar la orientación del sistema. Una ventaja añadida de este método es que se minimiza el efecto de las interferencias magnéticas, como el ruido electromagnético (cableado, piezas mecánicas móviles, etc.).

La navegación con Dual GNSS Compass permite una estimación precisa del rumbo en condiciones tanto estáticas como dinámicas sin depender de los sensores magnéticos.
 

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Los sistemas RTK han sido tradicionalmente caros, por lo que su uso se ha limitado generalmente a algunas maniobras muy específicas. Muchos autopilotos del mercado confían en la tecnología RTK para un aterrizaje automático estándar en una pista. Sin embargo, los autopilotos de UAV Navigation sólo necesitan un radar altímetro para completar esta maniobra (reduciendo así considerablemente el costo y la complejidad).
 

UAV Navigation proporciona sistemas profesionales y hechos a medida para los clientes más exigentes. La tecnología final que se elija dependerá de las características de la plataforma, el perfil de la misión, la precisión requerida, el tamaño y el costo, entre otros factores.

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UAV Navigation is a privately-owned company that has specialized in the design of flight control solutions for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) since 2004. It is used by a variety of Tier 1 aerospace manufacturers in a wide range of UAV - also known as Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) or 'drones'. These include high-performance tactical unmanned planes, aerial targets, mini-UAVs and helicopters.