Drones DJI:necesita tantos satélites GPS para volar

Desde el advenimiento de la tecnología de drones que se lanzó al mundo, ha funcionado en conjunto con otra gran hazaña tecnológica del hombre. Ese es el Sistema de Posicionamiento Global o GPS para abreviar. El GPS es lo que tomó ese cuadricóptero de juguete fácilmente rompible y lo convirtió en una pieza viable del kit.

Sin embargo, no estaríamos en ninguna parte sin lo que hace al GPS, bueno, GPS y eso son los satélites. Si no fuera por esa red de objetos que orbitan nuestro globo, el GPS no sería posible y, como tal, tampoco sería posible un vuelo estacionario estabilizado ni la función de Regreso a casa.

Dado que el satélite promedio se encuentra a unas 1200 millas de la superficie terrestre, algunos están un poco más cerca y otros más lejos. Hay casi 5000 actualmente en órbita, y hay múltiples redes disponibles hoy en día para el posicionamiento, como GLONASS o Global Navigation Satellite System o BeiDou, el sistema de posicionamiento chino.

Debido a la distancia y la ubicación de la órbita de los satélites, se necesita más de uno para triangular una posición.

Simplemente para encontrar su posición, necesita un mínimo de cuatro satélites, pero En promedio, necesita alrededor de 7 a 12 satélites para una conexión sólida y estable a un dron. Según el dron que estés volando, también necesitarás entre 7 y 12 para que el Home Point registre con precisión.

Digamos que está recorriendo un sendero y quiere saber su ubicación. La simple adquisición de cuatro satélites, en este caso, le daría una buena idea de su ubicación.

Nuestros teléfonos celulares son un gran ejemplo de un dispositivo que llevamos todos los días que usa GPS para saber siempre la ubicación del teléfono. No se preocupe, hay mucho papel de aluminio para todos si necesitamos hacer sombreros.

Los drones, aunque similares, se mueven a mayor velocidad y pueden cambiar sus altitudes, lo que hace que sea un poco más difícil conocer una posición desde solo 4 satélites. Y luego, para tener un posicionamiento altamente preciso para mantener un vuelo estacionario, bueno, 7 a 12 parece correcto.

¿Cuántos satélites volar?

Esto plantea la pregunta, de esos casi 5000 satélites, ¿cuántos necesito para volar mi dron y por qué tantos?

Una de las mejores y más beneficiosas características integradas en todos los drones DJI es la función Return To Home. Esta función devolverá la nave a su zona de aterrizaje si se pierde la conexión con el controlador o por alguna otra razón por la que hayas configurado el dron.

El GPS también proporciona la ubicación en tiempo real de la nave y el controlador. Sin este tipo de ayudas para volar, volar un dron sería muy diferente. Algo así como encender una bombilla con una batería Bagdad.

Por lo tanto, es importante registrar su punto de inicio antes del despegue. Para que se registre el punto de inicio, necesitará una cantidad mínima de satélites para cada uno de estos drones DJI:

Razones importantes para tener GPS

Los drones DJI de hoy son conocidos por su calidad y sus habilidades de vuelo. Desde una plétora de modos de vuelo inteligentes hasta simplemente mantener una posición estable, es el GPS lo que lo hace todo posible.

Es lo que mantiene al Mavic 2 Pro en esa posición estable para que puedas obtener la toma perfecta. Sin la unidad de GPS, no conocería la ubicación del dron en un mapa, en relación con su propia posición.

Sin GPS, no existiría el Mapeo Orthomosiac y ese maravilloso Phantom 4 Pro tendrá mucho menos trabajo que realizar.

Los drones no se habrían formado en una nueva industria como lo ha hecho, sin GPS. Oh no, todavía tendríamos dedos pegajosos al construir modelos de madera de bálsamo y verlos chocar repetidamente mientras intentamos volarlos.

¿Se puede volar un dron sin GPS? Por supuesto. Sin embargo, ¿dónde está la diversión en luchar contra el vuelo? Si tuviera que elegir, me quedaría con el GPS.

Fondo de GPS

Al igual que nuestra industria, el GPS ha tenido efectos en todo el mundo en casi todos los aspectos de nuestras vidas. Después de todo, ¿viste lo último? Ahora hay una empresa que ofrece publicidad con drones, como vallas publicitarias voladoras. El dron está programado para mantener un vuelo y una posición en un área de DroneZone en eventos y demás, manteniendo a los participantes del evento y los drones cómodamente separados unos de otros.

Esto solo muestra que hay tantos usos nuevos y creativos para los drones en los que ni siquiera hemos pensado todavía. Sin GPS, este tipo de vuelo nunca podría haber ocurrido. Por supuesto, el otro lado de la utilería es, ¿quién necesita comerciales volando? ¡¿Tengo razón?!

El GPS tuvo su origen cuando el Departamento de Defensa buscaba un sistema de navegación por satélite robusto y fiable en la década de 1970. Primero pusieron en línea una primera versión en 1978. Ese sistema se conocía como NAVSTAR o Sistema de Navegación con Cronometraje y Alcance, pero no estaba disponible para uso civil.

El sistema que hoy conocemos como GPS está disponible y es utilizado por muchas entidades. Todavía con una gran experiencia en sistemas militares, también se utiliza para necesidades civiles, comerciales y científicas. El sistema GPS actual utiliza 24 satélites y entró en funcionamiento en 1993.

El sistema GPS actual proporciona dos niveles de servicio. El que usamos y con el que estamos más familiarizados es el Servicio de Posicionamiento Estándar o SPS para abreviar. Este sistema SPS está disponible de forma continua en todo el mundo y es gratuito para los usuarios finales.

El otro lado del sistema GPS actual, conocido como Sistema de Posicionamiento Preciso o PPS, está restringido al uso gubernamental. El GPS es propiedad de los Estados Unidos y está operado por la Fuerza Aérea de los EE. UU.

GLONASS

Similar a las causas por las que Estados Unidos creó tal sistema, otros países han hecho lo mismo. Rusia tiene su propio sistema que se llama GLONASS o Sistema Global de Navegación por Satélite.

Al igual que el sistema GPS estadounidense, el GLONASS sigue una línea de tiempo similar de creación y razonamiento, con su creación como un sistema militar que eventualmente pasó a estar disponible para el público en general.

Además, al igual que el sistema GPS, el sistema GLONASS está disponible para todos en todo el mundo sin costo alguno para el usuario final. GLONASS, al igual que GPS, utiliza un sistema de 24 satélites.

Sistema de navegación por satélite BeiDou

Un tercer sistema operado por el gobierno chino es el sistema de navegación por satélite BeiDou, BDS para la versión corta. Este sistema entró en funcionamiento a nivel mundial en 2018 y tiene una matriz más grande con 35 satélites en total en su configuración sobre los 24 que se encuentran en los otros sistemas.

Con los satélites adicionales, se espera que el sistema BDS sea capaz de alcanzar una precisión de nivel milimétrico.

Puede encontrar otros sistemas de posicionamiento global, como el sistema de posicionamiento Galileo. Sin embargo, DJI utiliza estos tres para sus sistemas de posicionamiento, y el sistema BeiDou se encuentra en el nuevo Mavic 3 por primera vez.

Entonces, ¿cómo funciona todo?

Dentro de su dron DJI, además del controlador, hay una unidad GPS, un transmisor. Esta unidad está constantemente enviando una señal. Los satélites dentro del alcance de esa señal responderán. Aquí es donde se puede complicar mucho muy rápido.

Es posible que reciba una señal de un satélite que se está saliendo del alcance o sobre el horizonte. Después de todo, el satélite típico viaja a 17 000 mph (27 400 kph) a una altitud de 150 millas (242 km).

Para conocer una posición es necesario adquirir un mínimo de 4 señales de satélite, debido al posicionamiento de dichos satélites y su movimiento, así como el de la nave. Pero es posible que no obtenga un buen posicionamiento preciso solo con el 4 o incluso con el 6.

El uso de más satélites para aumentar esa precisión y confirmar los conjuntos de datos proporciona ese vuelo estacionario estable que damos por sentado.

A DJI le gusta la redundancia y tiene muchas funciones de seguridad integradas. En este caso, han programado el dron para que no solo adquiera la lectura base de una posición, sino también una lectura de respaldo que verifique la primera y, en algunos casos, incluso una tercera.

Es por esta razón que la mayoría de los drones DJI requerirán un número mínimo de satélites en el rango de 6 a 12 . Con esta cantidad de satélites que proporcionan datos de ubicación, la aeronave puede tener datos de ubicación precisos.

Problemas con el GPS

Dilución de precisión (exactitud de posición)

Cuando se utiliza el posicionamiento GPS, existen algunos problemas conocidos. Uno de ellos es la Dilución de Precisión, DOP para abreviar. DOP es la medida de la precisión de la posición de los cuatro satélites en relación con el receptor.

Hay una escala de valores para DOP y su dron DJI tendrá algoritmos programados que calcularán esto por usted. Debido a este problema, DJI ha tomado la precaución de requerir más que solo los cuatro satélites mínimos necesarios, ya que cuantas más conexiones tenga, más precisos pueden ser sus datos de posicionamiento.

La siguiente tabla cubre los valores de DOP que van del 1 al 20.

DOP se puede medir de varias maneras. Hay Horizontal, Vertical, Posición 3D, Dilución de Tiempo y Geométrica. Cuando se trata de medir DOP, todo se trata de la geometría. Para nosotros, los usuarios de drones, afortunadamente la nave está haciendo todo ese cálculo numérico. ¿Te imaginas?

¿Qué significa todo eso entonces? Significa que a pesar de que podemos tener buenos números altos en el conteo de satélites, es posible que no tengamos tanta fuerza de señal dependiendo de cómo se agrupan esos satélites.

Esto se debe a que los satélites que están más separados proporcionarán mejores datos de posicionamiento que los satélites que están muy cerca unos de otros. Triangulación, ¿recuerdas?

Índice Kp (Efectos de la actividad solar)

Otro problema conocido que puede surgir con el posicionamiento GPS es lo que se conoce como el índice K y su extensión, el índice K planetario. Este sistema de indexación se utiliza para medir los efectos de la actividad solar, conocido por la mayoría simplemente como el índice Kp.

Este índice es la medida de la interferencia magnética en el campo magnético de la Tierra. El campo magnético de la Tierra puede introducir errores en el posicionamiento GPS de su dron y, como tal, los eventos que afectan ese campo también afectarán ese posicionamiento.

Dado que está utilizando satélites que están ubicados en el espacio, se deben considerar los eventos relacionados con el espacio, como las tormentas solares u otros eventos que afectan el campo magnético.

Es posible que haya notado este índice si usa aplicaciones meteorológicas como UAV Forecast. Como regla general, está bien volar si el índice es inferior a 5, por lo que cualquier Kp entre 1 y 4 es luz verde para volar. El índice sube a 9, con 5 y más posiblemente afectando si puede adquirir satélites y si esos satélites pueden proporcionar un buen posicionamiento.

Posicionamiento por satélite (relativo a usted)

Como hemos visto anteriormente, la posición del satélite es tan importante para tener una buena señal como tener una gran cantidad de satélites, ya que una gran cantidad de satélites aún proporcionarán una señal débil si se agrupan.

La adquisición de una buena cobertura satelital también puede verse afectada por el terreno del área en la que está volando. Si se encuentra en un valle profundo con paredes rocosas a su alrededor, es posible que los satélites tengan dificultades para encontrarlo.

Tu ubicación en esta roca que orbita la bola de fuego en el cielo también es algo que puede afectar tu GPS. Dado que la mayoría de los satélites orbitan cerca del ecuador, si se encuentra en una ubicación de alta latitud, como Alaska o el norte de Canadá, es posible que vea más días en los que el índice Kp sea más alto.

En áreas como esta puedes ver un fenómeno único también conocido como la aurora boreal o la aurora boreal. Si se encuentra en Australia, podría encontrar una ocurrencia similar conocida como Aurora Australis.

Ambos fenómenos se ven cuando la tierra experimenta altos niveles de radiación solar o tormentas solares. Durante estos tiempos es muy posible experimentar fuertes interferencias electromagnéticas. A su vez, esta interferencia puede tener un efecto en su GPS.

¿Qué pasa si pierdes el GPS?

Siempre es posible que la señal de su GPS se pierda mientras vuela. Esto puede ser algo momentáneo o puede ser más duradero. Este evento puede hacer que tenga que volar en modo ATTI (Actitud) o traer la nave y aterrizar.

Como medida de seguridad, todos los drones DJI están programados para cambiar al modo ATTI en caso de que se pierda la señal GPS. La vista de la aplicación mostrará advertencias del tipo, "Brújula de calibración de inferencia magnética fuerte", "Pérdida de GPS, cambio al modo Atti".

En la mayoría de los casos, se trata de una pérdida momentánea y antes de que pueda reaccionar, el GPS ha regresado. En algunos casos, es posible que esté cerca de un área que esté afectando su señal, como líneas eléctricas de alta tensión, subestaciones, en un valle angosto y profundo, etc.

Por lo tanto, la fuente de la interferencia suele ser una fuente terrestre. Como cubrimos, también hay fuentes basadas en el espacio para la interferencia.

No importa la causa de la pérdida de señal, solo sepa que la nave entrará en modo Atti. En este modo, la nave mantendrá su altitud establecida y volará con normalidad. Sin embargo, sin el GPS, la nave estará sujeta a los vientos que pueda haber en la zona y tendrás que tener en cuenta que se desvía durante el vuelo.

Los drones voladores no serían lo mismo sin nuestros amigos en órbita que se aseguran de que sepamos dónde estamos. El GPS nos rodea hoy en día, pero no siempre fue así. Antes del GPS, trazábamos un rumbo en un mapa y confiábamos en los rumbos de la brújula.

De todos los muchos cambios en este mundo moderno, el GPS ha tenido un efecto profundo en la forma en que viajamos y nos desplazamos, ya sea por aire, tierra o mar. Nosotros, los pilotos de drones, simplemente no podríamos hacer las cosas asombrosas que hacemos sin él.

¡Vuela seguro, vuela siempre, siempre vuela seguro!