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La navegación por estima es el método de la vieja escuela para identificar la ubicación de un vehículo. Realizada sin herramientas digitales, como GPS o referencias externas como puntos de referencia, la navegación por estima es una herramienta matemática autosuficiente y siempre utilizable.
Se remonta a miles de años cuando los marineros del antiguo Egipto, Grecia y Fenicia necesitaban una manera de navegar por las costas. Esta forma temprana de navegación por estima calculaba el posicionamiento siguiendo la dirección (respecto del sol o de las estrellas), la velocidad irregular y el tiempo recorrido.
La versión moderna de la navegación por estima que usamos hoy en día mide la aceleración, la rotación y el tiempo de manera más precisa. A pesar de la aparición de la tecnología de navegación por radio y seguimiento por GPS, este método actualizado se sigue utilizando ampliamente en todos los vehículos y la telemática como sistema de respaldo en caso de que se pierdan señales externas.
¿Qué es la navegación por estima?
La navegación por estima es una forma analógica de calcular dónde un vehículo se basa en un punto de partida conocido. A diferencia de la tecnología GPS moderna que se basa en el posicionamiento satelital, la navegación por estima adopta un enfoque de sistema cerrado, ya que determina la ubicación a través de una ecuación matemática:
Nueva posición = posición de arranque + (velocidad x tiempo x dirección).
Si bien la navegación por estima nació de la actividad marítima en el mundo antiguo, sigue siendo relevante en el siglo XXI. Se trata de un sistema a prueba de fallas a menudo combinado con la tecnología GPS en la telemática moderna para cubrir situaciones en las que las señales GPS son demasiado débiles, están bloqueadas o temporalmente no están disponibles. Esto es frecuente en los siguientes casos:
- Navegación del vehículo
- Navegación marítima
- Aviación
- Robótica
¿Cómo funciona la navegación por estima?
La navegación por estima funciona calculando la distancia recorrida y aplicándole una posición de arranque conocida (identificada en un mapa o registrada por tecnología confiable). Al medir de manera constante la velocidad, el tiempo de desplazamiento y la dirección, un sistema puede actualizar sus estimaciones de ubicación y rastrear un vehículo incluso si las señales GPS no están disponibles.
Comenzar desde una posición conocida
La pieza clave de información necesaria para realizar la navegación por estima es un punto de inicio fijo. Esta es la referencia con la que se puede calcular el nuevo posicionamiento. Si bien el proceso en sí es “fuera de línea”, el punto de inicio se establece en general con datos de GPS o GNSS para evitar imprecisiones desde el primer momento que podrían causar repercusiones en las estimaciones posteriores.
Cálculo de velocidad, dirección y tiempo
El próximo paso es hacer un seguimiento de cómo se mueve el vehículo con el tiempo. La velocidad se mide por lo siguiente:
- Sensores de las ruedas o velocímetros en los vehículos
- Registros en barcos
- Indicadores de velocidad del aire en aviones
La dirección se mide con un giroscopio y la hora con un reloj.
Estimación de la posición actual
Después de medir la velocidad y el tiempo, puede calcular la distancia recorrida:
Distancia = velocidad x tiempo.
Proyectar el valor de distancia calculado desde el punto de partida fijo en la dirección medida le dará una idea aproximada de la posición actual del vehículo.
La navegación por estima es un proceso continuo, por lo que, tomando la posición actual como el nuevo punto de partida, se puede repetir el proceso para obtener estimaciones de ubicación actualizadas.
¿Cuándo se utiliza la navegación por estima?
La navegación por estima se utiliza principalmente como complemento de los sistemas GPS. Es una solución alternativa confiable cuando las señales satelitales se pierden, se bloquean o no están disponibles. Veamos los detalles por sector y tipo de tecnología:
- Vehículos de propiedad privada
- Cubre los huecos cuando los vehículos viajan a través de túneles, carreteras subterráneas o simplemente rutas urbanas donde las señales GPS son más débiles.
- Gestión de flotas y operaciones logísticas
- Ayuda a mantener un seguimiento continuo entre las actualizaciones de GPS, lo que garantiza un monitoreo preciso durante todo el viaje. Los administradores de flotas se deben asegurar de que los conductores se atengan a las rutas optimizadas.
- Navegación marítima y aérea
- Permite la ubicación del vehículo bajo el agua, en áreas remotas, durante condiciones climáticas severas o cuando hay interferencia de señal.
- Robótica y vehículos autónomos
- Los sensores integrados permiten que los sistemas móviles naveguen independientemente de las señales de posicionamiento externas.
Navegación por estima frente a GPS
La navegación por GPS suele ser más precisa que la navegación por estima porque utiliza señales satelitales y determina la posición exacta de un vehículo en tiempo real. La navegación por estima, por el contrario, estima el movimiento desde una posición conocida. En los vehículos modernos y los sistemas telemáticos, ambas tecnologías se utilizan comúnmente en conjunto: GPS para precisión en largas distancias y navegación por estima para mantener el posicionamiento cuando la señal no está disponible.
¿Qué tan precisa es la navegación por estima?
La navegación por estima puede ser precisa a corto plazo si los valores de velocidad y dirección utilizados son precisos. Sin embargo, debido a su error acumulativo, es más adecuada como un enfoque de respaldo para los momentos en los que el GPS falla. Dado que cada estimación de posición se basa en la anterior, si hay un error, cada posición calculada a partir de entonces se desviará más y más en la dirección incorrecta.
Para mejorar la fiabilidad de las estimaciones de ubicación, puedes utilizar métodos más precisos (GPS, navegación celestial, radar) a fin de realizar una nueva lectura de punto fijo a lo largo del viaje. Conociendo tu verdadera posición actual, puedes comparar y corregir tu posición real, y luego continuar con la navegación por estima desde ese punto.
¿Qué factores afectan la precisión?
- Calidad del sensor
- Los sensores de baja calidad que toman mediciones incorrectas harán que las estimaciones de posición se desvíen en la dirección incorrecta más rápidamente con el tiempo.
- Condiciones de la carretera y patinaje de las ruedas
- El deslizamiento de las ruedas y los caminos irregulares pueden causar mediciones de velocidad incorrectas y cálculos de distancia distorsionados.
- Posición de arranque incorrecta
- La navegación por estima se basa en un conjunto limitado de entradas verificadas, por lo que cualquier error en la medición inicial afectará en gran medida a las siguientes estimaciones y comprometerá su precisión.
- Cambios de dirección
- Los cambios de dirección medidos de manera incorrecta significarán que el trayecto calculado comienza a divergir del verdadero rastro.
- Tiempo recorrido sin corrección de GPS
- Sin una verificación del GPS a lo largo de la ruta, los errores se acumulan y reducen aún más la precisión general.
Cómo se acumulan los errores con el tiempo
Confiar en mediciones anteriores para calcular las proyecciones de ubicación posteriores significa que cualquier error cometido se traslada al resto de las ecuaciones y se magnifica. Incluso un pequeño error es importante, ya que aumentará gradualmente, lo que hace que la posición estimada se desplace más lejos de la ubicación real. El truco es volver a calibrar el sistema en varios puntos de la ruta mediante GPS.
¿Por qué es importante la navegación por estima en la administración de flotas?
Los administradores de flotas necesitan saber dónde están sus vehículos en todo momento. Por lo tanto, usar solo GPS es arriesgado, ya que las señales pueden ser interrumpidas inesperadamente por túneles, edificios altos o áreas con cobertura deficiente.
La incorporación del método de navegación por estima a la tecnología de la flota como un dispositivo de seguridad a fallas mejora la confiabilidad de los sistemas telemáticos y aumenta la visibilidad operativa. El seguimiento preciso del vehículo es fundamental en las operaciones de gestión de flotas, ya que apoya la planificación, la eficiencia y la seguridad. También permite que los administradores de flota mantengan registros de viaje precisos.
¿Qué tecnologías admiten la navegación por estima?
La navegación por estima requiere sensores y sistemas para medir la distancia, la dirección y el movimiento.
Sensores y odómetros del vehículo
- Sensores de velocidad de las ruedas: miden la velocidad con la que se mueve un vehículo
- Odómetros: estiman la distancia total recorrida
- Juntos: sus datos se utilizan para calcular las posiciones a partir de un punto de partida conocido
Giroscopios y sistemas inerciales
- Giroscopios: miden la rotación y los cambios de dirección
- Acelerómetros: detectan la aceleración y el movimiento a través de múltiples ejes
- Juntos: forman un sistema de navegación inercial (INS) que permite la estimación continua de la posición.
Integración con GPS y sistemas telemáticos
- GPS: proporciona correcciones de posición periódicas para corregir el error acumulado
- Sistemas telemáticos: integran datos de múltiples fuentes para el seguimiento en tiempo real
- Juntos: el enfoque híbrido mejora la confiabilidad de la navegación y la continuidad del seguimiento
¿Cuáles son las limitaciones de la navegación por estima?
Desviación y error acumulado:
Los errores se pueden acumular a medida que el sistema continúa estimando la ubicación (si no se realiza ninguna calibración del GPS a mitad de camino), lo que lo hace cada vez menos fiable para el posicionamiento a largo plazo.
Por ejemplo, cuando un vehículo pasa a través de un túnel largo, el sistema comienza con la posición correcta: en la entrada del túnel. Luego, utiliza sensores de ruedas y datos del odómetro para estimar el movimiento. Si se sobreestima la velocidad, el sistema predecirá que el vehículo ha viajado más lejos de lo que realmente ha hecho. Después de varios minutos en el túnel, la posición estimada podría terminar a cientos de metros de distancia.
Dependencia de la precisión de la posición inicial:
Una desventaja clave de la navegación por estima es que un error afecta todo lo que sigue. Por más precisos que sean tus sensores, si el punto de partida utilizado fue incorrecto, no podrás obtener una estimación de ubicación precisa.