Análise de voo de VANT com sensor inercial em miniatura

VANT transportador de sensor aerotransportado multifuncional

O MASC é um pequeno UAV desenvolvido para pesquisa da camada limite atmosférica. Além disso, o grupo de Física Ambiental da Eberhard Karls Universität Tübingen, Alemanha, o projetou e opera. A equipe escolheu o Ellipse-N para registrar a posição do UAV, a velocidade do solo e os ângulos de atitude. Além disso, a velocidade e a direção do vento podem ser calculadas com precisão, considerando o fluxo de ar.

No entanto, a computação do vento em voo é desafiadora porque a sonda de fluxo de ar requer compensação para o comportamento do UAV.
Assim, a medição inercial precisa torna-se essencial para uma análise de voo precisa.
A carga útil típica para este UAV é um sistema de medição meteorológica, projetado para calcular fluxos turbulentos.

Comparado com sistemas terrestres ou aeronaves, o UAV MASC é uma ferramenta valiosa e econômica para pesquisas como a avaliação do local de usinas de energia eólica em terrenos complexos.

Computação da velocidade do vento “In-Flight”

A computação do vento em voo apresenta desafios porque a sonda de fluxo de ar incorporada requer compensação para o comportamento do UAV. Além disso, subtrair a velocidade do solo e a atitude do UAV do vetor de fluxo de ar calcula a velocidade e a direção do vento. Assim, uma unidade de medição inercial precisa torna-se essencial para uma análise precisa do voo do UAV.

Nosso Ellipse-N: o INS miniaturizado auxiliado por GPS

Turbulence plays an important role in the transport and exchange of energy in the lower atmosphere.

A high data rate is required to record these very fast fluctuations in the wind speed. “We were looking for a precise inertial measurement unit. Required specifications were an accuracy in attitude angles of <1°, and a high data output rate” declares Uwe Putze, Dr.-Ing. at the Eberhard Karls Universität Tübingen.

As the unit had to be mounted in a small unmanned aerial vehicle, small size and low weight were also important for the project. “The Ellipse-N was selected because it fulfills all the requirements and provides a unique balance of accuracy, size and weight”, adds the Project Engineer.

Pequeno e leve, o Ellipse-N oferece mais do que apenas medição de atitude e direção. Ele combina dados inerciais com informações do GPS e do sensor de pressão para fornecer uma posição robusta e uma precisão de altitude aprimorada.

O relatório que mostra a calibração dinâmica do sensor em toda a faixa de temperatura tornou a equipe ainda mais confiante de que o sistema atenderia às especificações anunciadas.

Dados de alta qualidade do Ellipse-N

O Ellipse-N integrou-se perfeitamente ao computador de medição de bordo através de uma interface serial. Além disso, esta conexão perfeita permitiu uma transmissão de dados eficiente.

Enquanto a sonda de fluxo de ar media a velocidade do ar e os ângulos de incidência, o Ellipse-N registrava a posição do UAV, a velocidade do solo e os ângulos de atitude. Além disso, o computador armazenava dados brutos para uso posterior. Além disso, um link de telemetria permitia a exibição em tempo real na estação terrestre.

Ao usar este sensor, o sistema mediu a velocidade do vento com precisão de ±0,5 m/s em todos os três eixos. Além disso, registrou a variação de velocidade em até 20 Hz, enquanto a taxa de saída de 200 Hz removeu a necessidade de interpolação.