Los sistemas de navegación inercial (INS) para drones proporcionan posicionamiento autónomo, estimación de la velocidad y determinación de la actitud para los UAV militares y de defensa, lo que permite una navegación fiable sin depender continuamente de señales externas.
En esta página se presentan los principales proveedores de sistemas INS para UAV, que ofrecen soluciones que combinan acelerómetros, giroscopios y tecnologías avanzadas de fusión de sensores para dar soporte a drones tácticos, municiones de vuelo prolongado y plataformas de larga autonomía que operan en entornos conflictivos.
Sistemas avanzados de navegación inercial (INS) para una navegación fiable en entornos operativos difíciles
Soluciones inerciales de vanguardia para navegación y posicionamiento de alta precisión en entornos sin cobertura GPS.
Soluciones avanzadas para la modernización de la defensa: propulsión, sensores, comunicación y sistemas de realidad aumentada
Soluciones tácticas de IMU, GPS/INS y orientación de armas
Soluciones de navegación avanzadas para aplicaciones aeroespaciales y de defensa de misión crítica
Tecnologías de control de vuelo y navegación sin GNSS de última generación para plataformas UAV militares y gubernamentales.
Sistemas de detección inercial MEMS, de cuarzo y FOG de alta precisión para aplicaciones militares, aeroespaciales y de defensa
Sensores inerciales y sistemas de navegación de alto rendimiento con fibra óptica, giroscopio láser en anillo y MEMS
Sistemas de navegación y detección inercial de alto rendimiento para vehículos militares terrestres y fuerzas terrestres
Tecnologías de UAV de vanguardia para empresas de defensa, fabricantes de drones e integradores de sistemas
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Los sistemas de navegación inercial (INS) para drones proporcionan posicionamiento, estimación de la velocidad, determinación de la actitud y continuidad de la navegación para los vehículos aéreos no tripulados (UAV) de uso militar y de defensa. Mediante el cálculo de los vectores de estado de la aeronave a partir de los acelerómetros y giroscopios a bordo, un sistema de navegación inercial para drones proporciona una referencia de navegación autónoma que no depende de señales de radiofrecuencia externas.
La importancia de la navegación inercial en drones ha aumentado a medida que las amenazas de guerra electrónica se han vuelto más sofisticadas. Los entornos operativos modernos pueden incluir interferencias, suplantación de identidad, meaconing o denegación de acceso al Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) que afecten a las señales de GPS, Galileo, GLONASS y BeiDou. Para las aeronaves no tripuladas que realizan misiones más allá de la línea de visión (BVLOS), recopilación de inteligencia, perfiles de ataque en profundidad, adquisición de objetivos o vigilancia marítima, es esencial contar con una navegación resiliente. Aunque el INS de un UAV suele combinarse con receptores GNSS para una inicialización precisa de la posición y la corrección periódica de errores, su principal valor reside en su capacidad para mantener la navegación cuando las señales externas se degradan o desaparecen.
IRINS, sistema de navegación inercial para drones asistido por LEO de Inertial Labs, una empresa de VIAVI Solutions
La arquitectura de un UAV con navegación inercial debe adaptarse al tamaño, al perfil de la misión, a la dinámica de vuelo y a los requisitos de autonomía del fuselaje.
La navegación inercial es una capacidad fundamental en todos los drones de defensa, pero la selección del hardware varía según la clase de plataforma:
Las municiones de vuelo prolongado requieren configuraciones de sistemas de navegación inercial para UAV de alta capacidad de respuesta. Durante las inmersiones de ataque terminal, las trayectorias evasivas o la operación en zonas de contramedidas electrónicas, el bucle de seguimiento de la IMU interna proporciona datos angulares de alta frecuencia para el gobierno y el ataque al objetivo.
Las operaciones con drones navales se desarrollan en entornos monótonos, en movimiento y con fuertes vientos. Las plataformas marítimas no tripuladas utilizan datos del INS para facilitar el seguimiento a larga distancia sobre el agua, la estabilización, la navegación relativa a la cubierta y la recuperación autónoma en cubiertas de vuelo de buques de guerra sometidas a cabeceo.
Un sistema de navegación inercial para drones se basa en un conjunto de sensores internos de alta frecuencia que miden el movimiento físico en tres dimensiones.
La unidad de medición inercial (IMU) es el núcleo de detección del INS y contiene acelerómetros y giroscopios ortogonales. La calidad de la IMU afecta directamente a la tasa de deriva, la estabilidad del rumbo y el rendimiento de la navegación durante las interrupciones del GNSS:
Dado que la navegación por estimación pura sufre un error de posición que se acumula continuamente con el paso del tiempo, las arquitecturas modernas de los INS de los drones militares y los UAV utilizan la fusión de sensores para limitar la deriva, validar el movimiento y mantener la precisión de la navegación durante la degradación o la denegación del GNSS.
| Tecnología | Cómo se integra con el INS de los drones |
| Sensores EO/IR | Los sensores EO/IR pueden fusionarse con las salidas del INS de los UAV para comparar imágenes ópticas o infrarrojas en tiempo real con las estimaciones de movimiento inercial. Esto ayuda a verificar el movimiento en la trayectoria longitudinal, identificar puntos de referencia visuales y corregir la deriva transversal sin emitir señales detectables. |
| Sistemas LiDAR | El LiDAR proporciona datos espaciales en 3D que pueden fusionarse con los datos de navegación inercial de los drones para la localización en entornos complejos. Integrado con un INS, ayuda a reducir la deriva posicional y facilita la evitación de obstáculos en terrenos urbanos, cañones o zonas confinadas. |
| Sistemas asistidos por radar | La navegación asistida por radar complementa el INS de un dron midiendo la velocidad respecto al suelo, la altitud y el movimiento relativo al terreno. Estas mediciones proporcionan datos de corrección para la solución inercial en condiciones meteorológicas adversas, en presencia de agentes que obstaculizan la visibilidad, polvo, humo u oscuridad. |
| Navegación referenciada al terreno (TRN) | La TRN integra la altimetría por radar o láser con el INS de un UAV comparando los perfiles del terreno medidos con los modelos digitales de elevación a bordo. Proporciona una fuente de corrección pasiva para la deriva inercial, especialmente en sistemas autónomos avanzados, perfiles de vuelo a baja altitud y armas de largo alcance. |
| Odometría visual | La odometría visual utiliza fotogramas secuenciales de la cámara para estimar el movimiento incremental y puede fusionarse con los datos de la IMU dentro del filtro de navegación del dron. Esto ayuda a reducir la deriva del INS durante las interrupciones del GNSS, al proporcionar estimaciones de la velocidad relativa y del movimiento a partir de características visibles. |
| SLAM | El SLAM combina los sensores a bordo con los datos inerciales para crear un mapa local, al tiempo que estima la posición del UAV dentro del mismo. Integrado con el INS del dron, permite la navegación en entornos no cartografiados, interiores, subterráneos o sin cobertura GPS. |
La salida de alta frecuencia de un INS se distribuye entre los sistemas de vuelo, de misión y de carga útil para garantizar un control estable y una ejecución precisa de la misión.
ANELLO Aerial INS: sistema de navegación inercial para UAV de ANELLO Photonics
La telemetría del INS proporciona la retroalimentación inmediata que necesitan los ordenadores de control de vuelo y los pilotos automáticos para comandar las superficies de control, ajustar la potencia de los motores y ejecutar cambios de rumbo. Las actualizaciones inerciales de baja latencia ayudan a mantener la estabilidad durante la turbulencia, la cizalladura del viento, el vuelo estacionario, el despegue, la recuperación y las maniobras defensivas bruscas.
El ordenador de misión combina los datos de la IMU con los de los sensores auxiliares mediante filtros de Kalman extendidos (EKF), filtros no lineales u otros métodos de estimación. De este modo se obtiene una solución de navegación unificada que sigue siendo válida incluso cuando las actualizaciones del GNSS dejan de ser fiables.
La mayoría de los UAV militares combinan la navegación inercial con el GNSS y otros sensores auxiliares para mejorar la precisión a largo plazo. En función de los requisitos de la misión, las arquitecturas pueden emplear una fusión de sensores flexible, ajustada o profundamente integrada para combinar las mediciones inerciales con la navegación por satélite, los datos aéreos, la navegación visual, el radar, el LiDAR u otras fuentes de posicionamiento. Esto permite a las plataformas mantener la precisión durante una degradación parcial de la señal, al tiempo que se preserva la capacidad operativa durante las interrupciones del GNSS.
Las cargas útiles de ISR requieren datos de referencia angular de alta frecuencia para controlar la estabilización del cardán y mantener imágenes nítidas durante las maniobras. Los datos precisos de navegación y actitud también facilitan la georreferenciación de objetivos. Una mayor precisión en la navegación y la actitud reduce directamente el error de localización del objetivo (TLE), especialmente a distancias de ataque prolongadas.
Los enjambres de drones pueden utilizar redes de datos tácticos para compartir datos de navegación entre plataformas. Las futuras arquitecturas de navegación colaborativa podrían permitir que los UAV con un posicionamiento más preciso presten asistencia a los sistemas cercanos, lo que contribuiría a mantener la integridad de la formación y la continuidad de la misión en entornos de navegación con condiciones degradadas.
Los sistemas de navegación inercial para drones se están desarrollando cada vez más como parte de arquitecturas PNT resilientes más amplias que combinan autonomía a bordo, fuentes de referencia alternativas y técnicas de procesamiento avanzadas.
En conjunto, estos avances están orientando el diseño de los INS para UAV hacia arquitecturas de navegación multicapa capaces de mantener la continuidad de la misión en entornos conflictivos, degradados y sin cobertura GPS.
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