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El cálculo por estima es un método de la vieja escuela para identificar la ubicación de un vehículo. Se realiza sin herramientas digitales como GPS o referencias externas como puntos de referencia, por lo que el cálculo por estima es un cálculo matemático autosuficiente y siempre útil.
Se remonta a miles de años cuando los marineros del antiguo Egipto, Grecia y Fenicia necesitaban una forma de navegar por las costas. Esta forma temprana de navegación por estima calculaba el posicionamiento mediante el seguimiento de la dirección (en relación con el sol o las estrellas), la velocidad aproximada y el tiempo de desplazamiento.
La versión moderna de la navegación por estima que utilizamos hoy mide la aceleración, la rotación y el tiempo con mayor precisión. A pesar de la aparición de la tecnología de navegación por radio y seguimiento por GPS, este método actualizado se sigue utilizando ampliamente en vehículos y sistemas telemáticos como un sistema de reserva en caso de pérdida de las señales externas.
¿Qué es la navegación por estima?
La navegación por estima es un método analógico para calcular dónde se encuentra un vehículo a partir de un punto de partida conocido. A diferencia de la tecnología GPS moderna, que se basa en el posicionamiento por satélite, la navegación por estima adopta un enfoque de sistema cerrado mediante la determinación de la ubicación a través de una ecuación matemática:
Nueva posición = posición de partida + (velocidad x tiempo x dirección).
Aunque la navegación por estima nació en la actividad marítima en el mundo antiguo, sigue siendo relevante en el siglo XXI. Se trata de un sistema a prueba de fallos que a menudo se combina con la tecnología GPS en la telemática moderna para cubrir situaciones en las que las señales GPS son demasiado débiles, están bloqueadas o no están disponibles temporalmente. Esto es habitual en:
- Navegación de vehículos
- Navegación marítima
- Aviación
- Robótica
¿Cómo funciona la navegación por estima?
La navegación por estima funciona calculando la distancia recorrida y aplicándola a una posición de partida conocida (identificada en un mapa o registrada mediante tecnología fiable). Mediante la medición coherente de la velocidad, el tiempo de desplazamiento y la dirección, un sistema puede actualizar sus cálculos de ubicación y realizar un seguimiento de un vehículo incluso si las señales GPS no están disponibles.
Inicio desde una posición conocida
La información clave necesaria para realizar la navegación por estima es un punto de partida fijo. Esta es la referencia con la que se puede calcular el nuevo posicionamiento. Aunque el proceso en sí se realiza "sin conexión", el punto de partida se suele establecer con datos de GPS o GNSS para evitar imprecisiones desde el primer momento que podrían causar repercusiones en los cálculos posteriores.
Cálculo de la velocidad, la dirección y el tiempo
El siguiente paso es realizar un seguimiento de cómo se mueve el vehículo a lo largo del tiempo. La velocidad se mide mediante:
- Sensores de ruedas o velocímetros en vehículos
- Registros en embarcaciones
- Indicadores de velocidad del aire en aviones
La dirección se mide con un giroscopio y el tiempo con un reloj.
Cálculo de la posición actual
Tras medir la velocidad y el tiempo, puedes calcular la distancia recorrida:
Distancia = velocidad x tiempo.
Proyectar el valor de distancia calculado desde el punto de partida fijo en la dirección medida te dará una idea aproximada de la posición actual del vehículo.
La navegación por estima es un bucle continuo, por lo que, tomando la posición actual como el nuevo punto de partida, puedes repetir el proceso para obtener cálculos actualizados de la ubicación.
¿Cuándo se utiliza la navegación por estima?
La navegación por estima se utiliza principalmente como complemento a los sistemas GPS. Se trata de una alternativa fiable cuando las señales de satélite se pierden, se bloquean o no están disponibles. Veamos las especificaciones por sector y tipo de tecnología:
- Vehículos de propiedad privada
- Rellena los huecos cuando los coches pasan por 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 del GPS, lo que garantiza una supervisión precisa durante todo el viaje. Los gestores de flotas deben asegurarse de que los conductores siguen rutas optimizadas.
- Navegación marítima y aérea
- Permite la ubicación del vehículo bajo el agua, en áreas remotas, durante condiciones meteorológicas adversas o cuando hay interferencias en la 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 de satélite, determinando la posición exacta de un vehículo en tiempo real. La navegación por estima, por el contrario, calcula el movimiento a partir de una posición conocida. En los vehículos y sistemas telemáticos modernos, ambas tecnologías se utilizan comúnmente en conjunto: GPS para precisión a largas distancias y navegación por estima para mantener el posicionamiento cuando la señal no está disponible.
¿Qué precisión tiene 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 sus errores acumulativos, es más adecuada como enfoque de reserva para los momentos en los que falla el GPS. Puesto que cada posición estimada se basa en la anterior, si se produce un error, cada posición calculada a partir de entonces se desviará cada vez más en la dirección incorrecta.
Para mejorar la fiabilidad de los cálculos de ubicación, puedes utilizar métodos más precisos (GPS, navegación celestial o radar) para realizar una nueva lectura de punto fijo a mitad del viaje. Si conoces tu posición real actual, puedes comparar y corregir tu posición real, y luego continuar con el cálculo de posición real desde ese punto.
¿Qué factores afectan a la precisión?
- Calidad de los sensores
- Los sensores de baja calidad que toman mediciones incorrectas harán que los cálculos de posición se desvíen en la dirección incorrecta más rápidamente con el tiempo.
- Condiciones de la carretera y patinaje de las ruedas
- El patinaje de las ruedas y las carreteras con baches pueden provocar mediciones de velocidad incorrectas y distorsionar los cálculos de distancia.
- Posición de partida incorrecta
- La navegación por estima se basa en un conjunto limitado de entradas verificadas, por lo que cualquier error en la medición inicial afectará de manera significativa a los cálculos posteriores y pondrá en riesgo su precisión.
- Cambios de dirección
- Los cambios de dirección mal medidos suponen que la ruta calculada comienza a desviarse del trayecto real.
- Tiempo recorrido sin corrección de GPS
- Sin un "chequeo" de GPS a mitad de una 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 transmite a través del resto de las ecuaciones y se magnifica. Incluso los pequeños errores son importantes, ya que aumentarán gradualmente, lo que hará que la posición estimada se desvíe más de la ubicación real. El truco consiste en recalibrar el sistema en varios puntos de la ruta mediante GPS.
¿Por qué es importante la navegación por estima en la gestión de flotas?
Los gestores de flotas necesitan saber dónde están sus vehículos en todo momento. Por lo tanto, usar solo el GPS es arriesgado, ya que las señales pueden verse interrumpidas inesperadamente por túneles, edificios altos o áreas con una cobertura deficiente.
La integración del método de navegación por estima en la tecnología de la flota como protección contra fallos mejora la fiabilidad de los sistemas telemáticos y aumenta la visibilidad operativa. El seguimiento preciso de los vehículos es fundamental en las operaciones de gestión de flotas, ya que contribuye a la planificación, la eficiencia y la seguridad. También permite a los gestores de flotas mantener registros de viajes precisos.
¿Qué tecnologías son compatibles con la navegación por estima?
La navegación por estima requiere sensores y sistemas para medir la distancia, la dirección y el movimiento.
Sensores y cuentakilómetros del vehículo
- Sensores de velocidad de las ruedas: miden la velocidad a la que se mueve un vehículo
- Cuentakilómetros: calculan 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 en varios ejes
- Juntos: forman un sistema de navegación inercial (INS) que permite un cálculo continuo de la posición.
Integración con sistemas GPS y telemáticos
- GPS: proporciona correcciones de posición periódicas para corregir los errores acumulados
- Sistemas telemáticos: integran datos de varias fuentes para realizar un seguimiento en tiempo real
- Juntos: el enfoque híbrido mejora la fiabilidad de la navegación y la continuidad del seguimiento
¿Cuáles son las limitaciones de la navegación por estima?
Desviación y errores acumulados:
Los errores pueden acumularse a medida que el sistema sigue calculando la ubicación (si no se realiza ninguna calibración de GPS a mitad de camino), lo que hace que sea cada vez más poco fiable para el posicionamiento a largo plazo.
Por ejemplo, cuando un vehículo atraviesa un túnel largo, el sistema comienza con la posición correcta: en la entrada del túnel. A continuación, utiliza los sensores de las ruedas y los datos del cuentakilómetros para calcular el movimiento. Si se sobreestima la velocidad, el sistema predice que el vehículo ha recorrido más de lo que realmente lo ha hecho. Después de varios minutos en el túnel, la posición calculada podría terminar desviándose 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 a todo lo que sigue. Por muy precisos que sean los sensores, si el punto de partida utilizado era incorrecto, no podrás obtener un cálculo preciso de la ubicación.