Soluciones para la navegación en ambientes sin GPS

A medida que los ejércitos se vuelven más dependientes del GPS, estos sistemas cobran mayor importancia como objetivo para el enemigo, a la vez que surgen más ideas para intentar sustituirlo. En este Observatorio, ya hemos presentado más de una. Esta, se basa en una combinación de sensores asistidos por la visión.

El GPS puede fallar debido a turbulencias del clima, malas comunicaciones o ataques enemigos. El US. Army le preocupa especialmente la forma en la que las patrullas pueden seguir operando en ausencia de este sistema, por lo que está llevando a cabo una serie de iniciativas, con las que reforzar la capacidad de orientación de aquellos que no tienen acceso a los medios usuales de orientación.

Una de estas medidas consiste en el desarrollo de tecnologías de navegación asistida por visión. “Estamos usando tecnología de cámara y sensores de imágenes electro-ópticas, aplicándas desde una perspectiva de navegación”, dijo Gary Katulka, ingeniero principal de tecnología de visión en el Communications-Electronics Research, Development and Engineering Center‘s Command, Power and Integration Directorate’s Positioning, Navigation and Timing Division (CP&ID PNTD).

El equipo del PNT trabaja en sistemas que combinan cámaras con unidades de medida inerciales (IMU), que consisten en sensores, tales como giróscopos y acelerómetros. Al unir estos datos de sensor a la retroalimentación visual de una cámara, el soldado podría navegar de manera efectiva, incluso sin GPS.

Con esta combinación se trata de superar las limitaciones de la IMU, que tiende a perder precisión durante el movimiento, debido a un fenómeno conocido como deriva inercial. Pero, al correlacionar el IMU con una inspección visual del paisaje, “nos permite obtener otra lectura sobre nuestra orientación y posición, que contrarrestaría esa deriva inercial”, dijo Eric Bickford, ingeniero en CP & ID PNTD.

El modelo con el que experimenta el Ejército incluye una cámara para registrar las características del paisaje: una forma de ver las esquinas y de discernir los cambios de color. Pero una cámara no registraría profundidad, no podría conocer la distancia del usuario a esas características. La IMU cubriría esa falta, agregando esa capa de información necesaria al sistema.

“El algoritmo haría un seguimiento de toda la información de la cámara y un cálculo basado en las mediciones físicas, con lo que determinaría una solución de navegación para un individuo o un vehículo”, dijo Katulka.

Si bien el equipo afirma haber conseguido ya algunos éxitos en las pruebas, se hayan aún en la fase de desarrollo inicial.

El CP&ID se está uniendo a otros elementos del Ejército que persiguen problemas similares. Por ejemplo, están trabajando con la Night Vision and Electronic Sensors Directorate, para conseguir soluciones en circunstancias de poca luz. Dicen que tales dispositivos podrían ponerse en servicio en una forma usable por soldado.

Para llegar allí, deberán superar importantes desafíos informáticos, porque obtener una lectura visual en un paisaje es fácil, pero convertir esa visión básica en inteligencia útil es otro asunto.

“Un ser humano puede ver fácilmente con unos binoculares y seleccionar una característica de la escena y compararla con un mapa”, dijo Adam Schofield, jefe de la rama de tecnologías emergentes de CERDEC (arquitectura abierta). “Pero éste es un sistema informático y requiere algoritmos”, dijo. “Para ejecutar una imagen a través de un algoritmo y compararla con puntos clave (los puntos clave que la computadora considera interesantes no son necesariamente aquellos que al humano se lo parecen).

Existen diferentes algoritmos para determinar qué es un punto clave, diferentes algoritmos para hacer coincidir los puntos clave de cuadro a cuadro a medida que cambian las condiciones de iluminación. Requiere mucha planificación y mucha depuración “.

Además de los problemas de software, los desarrolladores también están estudiando el factor de la forma, considerando todas las situaciones desde sistemas manuales hasta sistemas integrados en aviones.

Hay una cierta urgencia en el trabajo, dada la cada vez mayor dependencia del GPS y la creciente propensión de los adversarios a intentar denegar ese activo.

“Esta es un área candente”, dijo Paul Olson, ingeniero jefe del PNT. “Las interferencias hostiles aumentan constantemente. Lo estamos viendo en el sudeste asiático, lo vemos en África y en Medio Oriente. Pero también pretendemos que los soldados se muevan en áreas donde el GPS no funciona: espacios subterráneos, entornos urbanos densos”. Todos estos factores se combinan para hacer que la navegación asistida por visión sea una prioridad para el PNT.

Fte: C4ISRNET