Interferencias en el GPS, satélites que caen y balizas que fallan: el campo magnético de la Tierra, activo desde hace 4.000 millones de años, se convierte en el nuevo sistema de navegación

El GPS dejó de ser hace tiempo una solución universal para la navegación. Dentro de grandes edificios la señal satelital pierde rápidamente precisión, y en zonas de conflictos armados puede ser bloqueada o falsificada. Por eso los ingenieros llevan décadas buscando maneras de determinar la posición sin satélites. Uno de los candidatos más inusuales es el campo magnético de la Tierra, que está presente prácticamente en todas partes: en edificios, bajo tierra, bajo el agua y en el aire.

Antes, los magnetómetros en los teléfonos inteligentes se usaban principalmente como brújulas electrónicas. Sin embargo, con el tiempo los investigadores observaron que el campo magnético a nuestro alrededor no es uniforme. Estructuras de acero, armaduras, tuberías, cables, ascensores y otros objetos generan distorsiones locales únicas. Surge así una especie de huella magnética del lugar que puede emplearse para la navegación.

Los primeros sistemas de este tipo aparecieron hace más de 10 años. Las empresas creaban mapas magnéticos de los edificios de antemano y los combinaban con otras tecnologías, por ejemplo balizas Bluetooth, etiquetas RFID o Wi‑Fi. El campo magnético servía únicamente como fuente adicional de datos, mientras que la infraestructura externa realizaba el trabajo principal.

Ahora varias empresas afirman que están dispuestas a prescindir de sistemas auxiliares. AstraNav, Oriient y SysNav aseguran que los algoritmos modernos son capaces de determinar la posición del dispositivo solo con los datos del magnetómetro integrado y un mapa magnético elaborado previamente.

La idea resulta especialmente atractiva porque el magnetómetro ya está presente en casi todos los teléfonos inteligentes, tabletas y muchos otros dispositivos móviles. Si la tecnología funciona realmente sin balizas ni sensores adicionales, los propietarios de los edificios no tendrían que instalar una infraestructura costosa.

AstraNav puede considerarse uno de los principales partidarios del enfoque. En los próximos meses debe demostrar a la Fuerza Aérea de EE. UU. el funcionamiento del sistema en drones en el marco de una subvención del programa SBIR por 1,8 millones de dólares. Además, la empresa firmó un acuerdo con Sonitor, que se ocupa de sistemas de seguimiento de personal y equipos médicos en hospitales. Se espera que, en lugar de transmisores ultrasónicos, balizas Bluetooth y otros dispositivos, se pueda determinar la ubicación del personal y del equipo por el campo magnético de las instalaciones.

Según los especialistas, los avances en el procesamiento de señales han ayudado al desarrollo de la tecnología. Antes, el principal problema eran las interferencias. El magnetómetro registra no solo el campo magnético de la Tierra, sino también la influencia de la carcasa del dispositivo, la batería, los microchips y los objetos circundantes. Incluso un pequeño movimiento del teléfono inteligente podía alterar considerablemente las lecturas del sensor.

Muchos investigadores durante mucho tiempo consideraron este problema prácticamente irresoluble. Además, existía la opinión de que la propia electrónica del dispositivo generaba suficiente ruido como para hacer imposible la navegación precisa. En los últimos 15 años la situación ha cambiado gracias a una serie de trabajos científicos y a la experiencia práctica acumulada.

Grandes empresas tecnológicas también han mostrado interés en la dirección. En 2014 Google contrató a un grupo de especialistas en navegación magnética del Centro Aeroespacial Alemán. Varios años después, investigaciones que mostraron cómo los métodos matemáticos conocidos como procesos gaussianos ayudan a modelar con mayor precisión la estructura del campo magnético desempeñaron un papel importante.

Paralelamente se desarrollaron las tecnologías para crear mapas magnéticos. Por ejemplo, Hidonix utiliza robots especiales o empleados con equipos de medición que recorren el edificio y registran las características del campo magnético en distintos puntos. Después, los dispositivos móviles pueden comparar las lecturas actuales del sensor con el mapa y determinar su posición.

Para crear esos mapas se necesitó progreso en otras áreas de la navegación. Durante el recorrido del edificio es necesario saber con precisión dónde se encuentran los instrumentos de medición. Por eso se usan acelerómetros, giróscopos y métodos de navegación inercial que rastrean el desplazamiento sin señales externas.

Ahora el mercado avanza hacia la siguiente etapa. Algunas empresas intentan prescindir incluso del cartografiado previo. Hidonix afirma que en campo abierto puede determinar las coordenadas por el campo magnético sin un mapa preparado de antemano. En el exterior el entorno magnético suele ser más sencillo que dentro de edificios, donde lo afectan gran cantidad de estructuras metálicas.

AstraNav escogió otro camino. Su equipo recopila enormes volúmenes de datos sobre el campo magnético y entrena redes neuronales para predecir características magnéticas locales incluso donde no existe un mapa detallado. Los desarrolladores aseguran que el sistema puede funcionar con distintos dispositivos y no requiere equipo especializado. Además, AstraNav busca realizar todos los cálculos directamente en el dispositivo. Ese enfoque es especialmente importante donde la conectividad puede faltar debido a interferencias, paredes gruesas u otros obstáculos.

El mercado potencial para soluciones de este tipo es enorme. Las fábricas necesitan una navegación precisa para robots autónomos y maquinaria de almacén. Los hospitales quieren rastrear equipos y personal. Los centros comerciales están interesados en determinar la ubicación de los visitantes con una precisión inferior a 1 metro, para saber junto a qué sección se encuentra una persona.

Sin embargo, antes de la adopción masiva quedan preguntas serias. El entorno real es mucho más complejo que las condiciones de laboratorio. Al campo magnético le afectan los ascensores, las puertas, las estructuras de construcción e incluso el cuerpo humano. Cualquier cambio dentro del edificio puede modificar el panorama magnético. Por eso la tarea principal de los desarrolladores ahora no es tanto alcanzar alta precisión como garantizar un funcionamiento estable en condiciones en constante cambio.

La fiabilidad será la principal prueba para la nueva tecnología. Construir un sistema que funcione bien en un artículo científico o en una demostración es mucho más fácil que asegurar el mismo resultado en miles de edificios, en distintos modelos de dispositivos y en los escenarios más impredecibles. Si los desarrolladores logran resolver esta tarea, el campo magnético de la Tierra podría convertirse de una fuente de datos auxiliar en una navegación sin GPS allí donde los satélites resulten inútiles.