Una alternativa al GPS de la Fuerza Aérea: Los campos magnéticos de la Tierra

Los líderes militares vienen advirtiendo desde hace años, de la fragilidad del GPS, mientras que los investigadores trabajan en diversas soluciones, desde relojes cuánticos hasta navegación inercial. La Fuerza Aérea está agregando una nueva tecnología, que usa los campos magnéticos de la Tierra, como forma segura de detectar la ubicación de aeronaves y posiblemente otros vehículos.

Los campos magnéticos que emanan de la superficie terrestre varían en intensidad, al tiempo que la topografía, y los llamados mapas de anomalías magnéticas de esos campos existen desde hace años. En el 2017, Aaron Canciani, un profesor asociado de ingeniería eléctrica en el Instituto de Tecnología de la Fuerza Aérea, se propuso ver si los sensores magnéticos (magnetómetros) fijados a los aviones podían medir la intensidad de esos campos magnéticos y, por lo tanto, localizar el avión en función de dónde se encontraba en relación con esos «puntos de referencia». Su trabajo mostró cómo equipar un avión Cessna con magnetómetros en la parte trasera y delantera. Cuarenta horas de vuelo de datos y mucho trabajo reduciendo el ruido de las lecturas demostraron que la idea era viable.

Pero sustituir los campos magnéticos por el GPS no es fácil. A diferencia de una señal clara y nítida desde el espacio, factores como las operaciones eléctricas del propio avión, pueden interferir con la capacidad de un sensor para detectar la fuerza del campo. Aquí es donde entra en juego la inteligencia artificial, eliminando el ruido de las lecturas del sensor para permitir una señal mejor y más precisa.

Los investigadores de la Air Force’s-MIT Artificial Intelligence Accelerator, trabajando con los científicos del MIT, continuaron con el problema, publicando su propio documento en julio. Demostraron que las lecturas del campo magnético pueden tener una precisión de diez metros, sólo ligeramente inferior al GPS, que tiene una precisión de hasta tres. Pero las lecturas de los magnetómetros son mucho menos fáciles de interferir que las señales del GPS. Las lecturas del GPS dependen de una señal enviada a lo largo de una longitud de onda específica a través de vastas distancias. Los magnetómetros sólo tienen que leer el entorno magnético alrededor del vehículo.

«Debido al tamaño de la tierra y su campo magnético… …se necesita mucho para interferir una señal proveniente de la tierra, y por mucho me refiero a la escala de una explosión nuclear», dijo el Mayor David «Stitch» Jacobs a Defense One. «Aparte de eso, se necesitaría una máquina a escala gigante para bloquear lo que viene de la corteza terrestre, que también se podría anular con el aprendizaje de la máquina»

La Fuerza Aérea, trabajando con el MIT como parte de un nuevo programa conjunto de aceleradores, ha planteado un reto a la comunidad abierta de IA para que colabore a la mejora de la navegación en el campo magnético.

En un gesto inusual entre los militares, los mandos de la Fuerza Aérea están compartiendo sus datos con la comunidad de investigación abierta, como parte del programa. Al gobierno generalmente no «le gusta ceder datos», dijo Michael Kanaan, que dirige la IA y el aprendizaje automático para el subdirector de Inteligencia de la Fuerza Aérea.

En lugar de usar con los contratistas de defesa los usuales gravosos contratos, Jacobs ha trabajado con el consejo general de la Fuerza Aérea para crear una nueva licencia de intercambio para el programa, que se asemeja mucho más al tipo que los académicos usan cuando trabajan en programas de datos de código abierto.

El acuerdo de «clickthrough» estipula que el usuario tiene que usar los datos para fines de investigación y reportará los resultados a la comunidad de la IA en su conjunto. «Eso fue algo que creamos justo este año y ya se está ejecutando en varios proyectos, incluyendo este», dijo Kanaan.