Fotomontaje con la silueta de un dron. Omicrono
Adiós al GPS: el sistema de navegación que permite volar a los drones usando el cielo nocturno y las constelaciones
- La idea de esta investigación es aplicar los métodos antiguos para navegar usando constelaciones y elementos del cielo nocturno.
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Los drones se han convertido en el utensilio por antonomasia de la humanidad en tiempos recientes. España sigue siendo testigo de los avances en materia de drones, y las posibilidades son infinitas: drones de reparto de Amazon, espectáculos de drones que sustituyen a los fuegos artificiales, y por supuesto, armas 'kamikaze' con un amplio alcance. Los drones del futuro se podrían ver beneficiados de un sistema de navegación tan antiguo como el propio mundo: las estrellas.
En la época de los famosos navíos de madera, que podían recorrer las aguas de todo el mundo durante meses e incluso años, no había claramente GPS o sistemas de navegación digitales de ningún tipo. Por supuesto, los llamados radiogoniómetros electrónicos consiguieron grandes avances, pero antes de eso, los navegantes se valían de las estrellas para orientarse.
Investigadores e ingenieros de la Universidad del Sur de Australia han llevado a cabo un curioso experimento. Han aplicado el modelo de orientación mediante estrellas y lo han aplicado a la navegación de drones, para permitir a estas naves aéreas a volar durante la noche sin GPS, usando equipos de fácil fabricación y tremendamente ligeros.
La navegación astronómica
La investigación ha sido publicada en la revista Drones publicada por la MDPI, y que alberga papers e investigaciones relacionadas con el diseño y aplicaciones de estos dispositivos aéreos en todas sus variantes. Los académicos de la Universidad del Sur de Australia han dado a conocer su nuevo paper, titulado "Un algoritmo para la navegación celestial basada en visión asequible sin necesidad de GNSS".
La motivación de esta investigación nace de una idea bastante simple, la navegación celestial o navegación astronómica. Básicamente, alude a la capacidad de guiarse usando las estrellas. Usando ciertos instrumentos como sextantes, y usando las estrellas como referencia (por ejemplo, las constelaciones) los capitanes de los barcos podían orientarse en alta mar.
Investigación de la Universidad del Sur de Australia.
Apoyándose en tablas astronómicas y demás utensilios, podían calcular la longitud y la latitud en la que se encontraban y así encontrar su rumbo de forma aproximada, localizando la posición aproximada del Sol y las estrellas. No solo eso; los navegantes podían usar las constelaciones del cielo para orientarse en alta mar, ya que sirven como puntos de referencia idóneas para que los marineros puedan saber dónde ir.
Algunos puntos de interés incluyen la constelación de Casiopea, la Osa Mayor, la Osa Menor y la famosísima Estrella Polar. Esta última sin ir más lejos puede servir para determinar el norte, de hecho. Esta técnica fue ampliamente usada antes de la adopción de los sistemas de geolocalización modernos sin los cuales no podemos vivir. Incluso los aviadores de primera generación, durante la mayor parte del siglo XX, usaron estas técnicas de navegación celestial.
Es tan útil que aún se sigue usando como método rudimentario de repuesto en caso de que los sistemas no funcionen. Es aquí donde entran los drones. Lógicamente, estos dispositivos ya cuentan con complejos sistemas de localización, incluyendo el GPS. Pero estos sistemas pueden fallar, y encontrarse en terrenos en los que no se pueda acceder a dicha conectividad.
Cuadrántidas
Si bien es posible colocar sistemas automatizados que lleven a cabo la navegación astronómica en un dron, esto es muy complicado debido a que afecta directamente a la navegabilidad y vuelo del propio dron. A esto hay que sumarle otros problemas, como los costes asociados de incorporar estos sistemas y los aspectos técnicos del peso adicional añadido al dron, el consumo energético, etcétera.
Drones guiándose por estrellas
Los investigadores en cuestión han aplicado esta idea a la navegación de los drones. El equipo ha conseguido desarrollar un algoritmo que, usando imágenes del cielo nocturno, permite al dron fijar su posición en el aire con una precisión de alrededor de 4 kilómetros. Todo ello sin necesidad de señales externas ni enlaces de datos. Solo usando el algoritmo, y sin necesidad lógicamente de conectividad GPS o similares.
De nada sirve, por otro lado, crear este algoritmo si no se puede aplicar a una nave. El equipo necesario para poder utilizar el sistema usa un sistema de sujeción ligero, de bajo coste y totalmente modular. Este de hecho usa ArduPilot, un paquete de software de autopilotaje de código abierto para drones desarrollado por la comunidad de internautas, ejecutándose en un controlador de vuelo Cube Orange. Este controlador de bajo presupuesto ideado para drones autónomos no tripulados con receptor ADS-B de 1090 MHz integrado.
Por si fuera poco, el apartado de la configuración también está pensado al dedillo. Una vez instalado el sistema en el dron, se realiza una corrección de navegación consistente en un vuelo en círculos a través de los puntos cardinales. El dron va tomando imágenes y el algoritmo las va comparando, eliminando los sesgos y alineando la cámara con el sistema AHRS del propio dron.
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Así, el usuario obtiene un sistema tradicional de navegación basado en estrellas que a diferencia de los disponibles actualmente, es totalmente modular, barato, abierto y ligero. Samuel Teague, principal investigador a cargo del proyecto, explica que el sistema no solo tiene esas bondades, sino que "no necesita hardware de estabilización, lo que lo hace adecuado para drones más pequeños".
La pregunta obvia es: ¿para qué querría un dron moderno usar este sistema? El propio Teague lo expone. "Este tipo de navegación es ideal para operaciones en océanos o en zonas de guerra donde la interferencia del GPS es un riesgo", detalla. "Además del sector de defensa, también podría ser muy útil para la vigilancia medioambiental", apostilla el investigador.
Es decir, que este podría ser un sistema alternativo idóneo para zonas en las que no se pueda acceder fácilmente a la conectividad de geolocalización correspondiente o que en su defecto tenga problemas de acceso debido a conflictos bélicos o geopolíticos de alta relevancia.
