La navegación en ambientes interiores y subterráneos ha sido ampliamente estudiada para lograr la automatización de servicios domiciliarios, hospitalarios, de oficinas, industriales y mineros, y se han propuesto diversas tecnologías para su implementación.

Científicos de la Universidad de Tokio han ideado una nueva tecnología para navegar por lugares a los que el GPS no puede llegar. Usando su tecnología, pueden calcular la posición del receptor en el sótano de un edificio de seis pisos.

Curiosamente, esta técnica utiliza estaciones terrestres de detección de muones sincronizadas con un receptor subterráneo de detección de muones.

Los muones han llamado recientemente la atención por su capacidad para permitirnos mirar a través de las pirámides, explorar las profundidades de los volcanes y observar los huracanes. Los muones caen de forma continua y regular (10.000 por metro cuadrado por minuto de media) y no se pueden manipular.

El profesor Hiroyuki Tanaka de Muographix en la Universidad de Tokio dijo: Los muones de rayos cósmicos caen uniformemente a través de la Tierra y siempre viajan a la misma velocidad sin importar el material que crucen, penetrando incluso kilómetros de roca. Ahora, utilizando muones, hemos desarrollado un nuevo tipo de GPS, al que llamamos Sistema de Posicionamiento de Ingeniería (MIPS), que funciona bajo tierra, en interiores y bajo el agua. «

Creado para detectar cambios en el lecho marino, MuPS utiliza cuatro estaciones de referencia de detección de muones sobre el suelo para proporcionar coordenadas para un receptor subterráneo de detección de muones. El receptor tenía que estar conectado a una estación terrestre en iteraciones anteriores de esta tecnología, lo que limitaba severamente el movimiento. Sin embargo, el estudio más reciente es la sincronización de estaciones terrestres con el receptor utilizando relojes de cuarzo de alta precisión.

Las coordenadas del receptor se pueden calcular utilizando los cuatro parámetros proporcionados por las estaciones de referencia y los relojes síncronos necesarios para medir el «tiempo de vuelo» de los muones. Este nuevo sistema se llama Muometric Wireless Navigation System (MuWNS).

Para la prueba, los científicos colocaron los detectores en el sexto piso del edificio, mientras que «saltando» movieron el detector del receptor al sótano. Cogieron el auricular y se movieron con cuidado por los pasillos del sótano. En lugar de utilizar la navegación en tiempo real, se tomaron medidas para determinar su ruta y validar la ruta que siguió.

Tanaka dijo, La precisión actual de MuWNS está entre 2 y 25 m, con un alcance de hasta 100 m, dependiendo de la profundidad y la velocidad de la persona que camina. Esto es tan bueno, si no mejor, que el posicionamiento GPS de un solo punto sobre el suelo en áreas urbanas. Pero todavía está lejos de ser práctico. La gente necesita una precisión de hasta un metro, y la clave para eso es la sincronización del tiempo”.

«Mejorar este sistema para permitir la navegación en tiempo real con precisión de medidor depende del tiempo y el dinero. Idealmente, el equipo quiere usar relojes atómicos a escala de chip (CSAC): los relojes CSAC ya están disponibles comercialmente y son mejores que los relojes de cuarzo existentes. Sin embargo, , son demasiado caros para que Ours los use ahora. Pero será mucho más barato a medida que aumente la demanda mundial de teléfonos móviles CSAC.

En el futuro, MuWNS se puede usar para guiar vehículos sin conductor bajo tierra o para guiar robots bajo el agua. Aparte del reloj atómico, todas las demás partes electrónicas de MuWNS ahora se pueden miniaturizar, y el equipo predice que pronto será posible integrar MuWNS en dispositivos portátiles, como su teléfono. Esto podría cambiar la forma en que operan los equipos de búsqueda y rescate en una emergencia, como el colapso de un edificio o una mina.

Referencia de la revista:

1. Hiroyuki KM Tanaka, Giuseppe Gallo, Jon Gluyas, Osamu Kamoshida, Domenico Lo Presti, Takashi Shimizu, Sara Steigerwald, Koji Takano, Yucheng Yang y Yusuke Yokota, «el primer sistema de navegación biométrica inalámbrica (MuWNS) en entornos interiores y subterráneos», iScience: 15 de junio de 2023, DOI: 10.1016/j.isci.2023.107000