Glossário

Atitude na navegação

Na navegação, a atitude refere-se à orientação de um veículo ou objeto em relação a um quadro fixo de referência, que normalmente é definido por três eixos rotacionais: inclinação, rotação e guinada.

AHRS - Sistema de referência de atitude e direção

O Sistema de Referência de Atitude e Direção (AHRS) é uma tecnologia crucial na aviação moderna e na navegação marítima. Ele fornece informações essenciais sobre a orientação e o rumo de uma aeronave ou embarcação, garantindo uma navegação segura e precisa.

IMU - Unidade de Medição Inercial

As Unidades de Medição InercialIMU) são componentes fundamentais nos modernos sistemas de navegação e rastreamento de movimento. Uma Unidade de Medição InercialIMU) é um dispositivo eletrônico que mede e informa a força específica de um corpo, a taxa angular e, às vezes, o campo magnético ao redor do corpo, usando uma combinação de acelerômetros, giroscópios e, às vezes, magnetômetros. As IMUs são essenciais para rastrear e controlar a posição e a orientação de vários objetos, desde aeronaves e navios até smartphones e controladores de jogos. Há diferentes tipos de sensores IMU : os baseados em FOG (giroscópio de fibra óptica), as IMUs RLG (giroscópio a laser em anel) e, por fim, IMU baseadas na tecnologia MEMS (sistemas microeletromecânicos). Essa tecnologia permite custos mais baixos e baixos requisitos de energia, além de garantir o desempenho. Portanto, os sistemas baseados em MEMS combinam alto desempenho e potência ultrabaixa em uma unidade menor.

INS - Sistema de Navegação Inercial

O Sistema de Navegação InercialINS), também chamado de INS, é um dispositivo de navegação que fornece rotação, inclinação, direção, posição e velocidade. Essa tecnologia sofisticada determina a posição, a orientação e a velocidade de um objeto sem depender de referências externas. Essa solução de navegação autônoma é crucial em várias aplicações, desde a indústria aeroespacial e de defesa até a robótica e os veículos autônomos.

RTK - Cinemática em tempo real

RTK, ou Real Time Kinematics, é uma tecnologia de posicionamento sofisticada usada para obter dados de localização GNSS de alta precisão em tempo real.

RTCM - Comissão Técnica de Rádio para Serviços Marítimos

A RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services, Comissão Técnica de Rádio para Serviços Marítimos) é uma organização internacional que desenvolve padrões para aprimorar a comunicação, a navegação e os sistemas relacionados para segurança e eficiência marítimas.

Georreferenciamento

Georreferenciamento é o processo de alinhamento de dados espaciais, como mapas, imagens aéreas ou documentos digitalizados, a um sistema de coordenadas específico para que correspondam com precisão a locais do mundo real.

Estação de referência

Uma estação de referência é um local fixo e de alta precisão equipado com um receptor GNSS e uma antena que coleta dados de posicionamento para melhorar a precisão dos dados de localização

Navegação por cálculo morto

O cálculo morto é uma técnica de navegação usada para determinar a posição atual de uma pessoa usando uma posição conhecida anteriormente e calculando o curso com base na velocidade, no tempo e na direção percorrida.

ITAR - Regulamentação do Tráfico Internacional de Armas

O International Traffic in Arms Regulations (ITAR) é um conjunto de normas do governo dos EUA que controla a exportação e a importação de artigos e serviços de defesa, incluindo itens físicos e dados técnicos relacionados ao uso militar.

Fusão de vários sensores

A fusão de multissensores é um componente essencial nos sistemas de percepção ambiental de veículos sem motorista, aumentando a segurança e os recursos de tomada de decisão. Ao integrar dados de vários sensores, como câmeras, LiDAR, radar e dispositivos ultrassônicos, esses sistemas podem obter uma precisão de posicionamento global mais abrangente e precisa e um desempenho geral do sistema em diferentes cenários. Quais são os [...]

Campo magnético

Um campo magnético é um campo físico que representa a influência magnética em correntes elétricas, cargas móveis e materiais magnéticos. A Terra se comporta como um ímã gigante e gera seu próprio campo magnético que vai do polo sul ao polo norte. Os polos não estão exatamente alinhados com o eixo geográfico Norte-Sul.

Vibrações

As vibrações podem introduzir ruídos indesejados ou distorções nas medições porque os sensores MEMS são altamente sensíveis a forças externas.

PPK - Pós-processamento cinemático

O pós-processamento cinemático é um método de processamento de dados GNSS usado para obter um posicionamento de alta precisão por meio da correção de erros nos dados de posicionamento brutos. É amplamente utilizado em aplicações em que informações geoespaciais precisas são essenciais, como levantamento, mapeamento e operações de UAV.

Compensação de movimento e posição

A compensação de movimento e posição refere-se à capacidade de um sistema, normalmente envolvendo sensores ou dispositivos, de ajustar ou compensar o movimento ou a movimentação para manter informações precisas sobre a posição.

Drivers de ROS

O Sistema Operacional de Robôs (ROS) é um conjunto de bibliotecas e ferramentas de software que o ajudam a criar aplicativos de robôs. De drivers a algoritmos de última geração, e com poderosas ferramentas de desenvolvimento, o ROS tem o que você precisa para o seu próximo projeto de robótica. E tudo isso é de código aberto.

Método de cabeçalho

O rumo refere-se à direção para a qual um veículo ou embarcação está apontado em relação a uma direção de referência, normalmente o norte verdadeiro ou o norte magnético.

VBS - Estação Base Virtual

Uma estação base virtual (VBS) é uma técnica de processamento de GNSS projetada para aumentar a precisão do posicionamento em aplicações cinemáticas em tempo real (RTK) e de pós-processamento. Em vez de depender de uma única estação base física fixa, uma VBS gera uma estação de referência virtual próxima à localização do rover. Essa abordagem reduz os erros de posicionamento causados por distúrbios atmosféricos e melhora a precisão geral do sistema.

VRS - Estação de Referência Virtual

UmaVRSVirtual Reference Station, estação de referência virtual) é um ponto de referência GNSS simulado projetado para aumentar a precisão do posicionamento em tempo real. Ao aproveitar os dados de uma rede de estações de referência de operação contínua (CORS), VRS cria um sinal de correção localizado, reduzindo os erros espaciais e melhorando a precisão RTK (Real-Time Kinematic). Isso permite que os usuários alcancem uma precisão de nível centimétrico como se uma estação de referência estivesse posicionada em seu local exato.

Fugro Marinestar

A Fugro Marinestar® oferece serviços de posicionamento GNSS de alta precisão adaptados às demandas exclusivas de setores como construção marítima, dragagem, hidrografia, operações navais, desenvolvimento de parques eólicos e pesquisa oceanográfica. Com mais de 30 anos de experiência em posicionamento baseado em satélite e avanços tecnológicos contínuos, a Marinestar® oferece soluções confiáveis e de ponta, projetadas para aplicações marítimas críticas. Várias constelações de GNSS [...]

Código PRN (código de ruído pseudo-aleatório)

Um código PRN (Pseudo-Random Noise, ruído pseudo-aleatório) gera uma sequência binária que parece aleatória, mas permanece determinística e repetível. Os sistemas de navegação por satélite, como GPS, Galileo e BeiDou, juntamente com vários aplicativos de comunicação, dependem desses códigos. Os códigos PRN oferecem características importantes que os tornam essenciais para a navegação e a comunicação. Eles seguem um padrão determinístico, pois os algoritmos [...]

PointPerfect ™

O que é o PointPerfect ™? O PointPerfect é um serviço de correção GNSS PPP-RTK fornecido pela u-blox. Ele combina a alta precisão do RTK com a flexibilidade do PPP, abordando as limitações de cada tecnologia. Embora o RTK ofereça alta precisão sem tempo de convergência, ele exige uma estação base próxima. Por outro lado, o PPP elimina a necessidade de [...]

NAVIC - Navegação com a Constelação Indiana

O NAVIC (Navigation with Indian Constellation) é um sistema autônomo de navegação por satélite desenvolvido pela Organização de Pesquisa Espacial Indiana (ISRO) para fornecer serviços de dados de posição precisos e confiáveis aos usuários na Índia e na região.

Girobússola

A bússola giroscópica é um dispositivo altamente especializado usado para determinar a direção com precisão notável. Diferentemente das bússolas magnéticas, que dependem do campo magnético da Terra, a bússola giroscópica usa os princípios do movimento giroscópico para encontrar o norte verdadeiro.

Quadros de referência

Um quadro de referência é um sistema de coordenadas usado para medir posições, velocidades e acelerações de objetos. Ele fornece um ponto de referência fixo ou móvel, permitindo que engenheiros e cientistas descrevam o movimento de forma consistente. Diferentes aplicativos usam diferentes quadros de referência, dependendo da perspectiva necessária.

Quadro NED (North-East-Down)

O quadro de coordenadas NED (North-East-Down) serve como um sistema de referência amplamente utilizado para navegação e medições inerciais.

O quadro North-East-Down (NED) serve como um quadro de referência local, definido por suas coordenadas ECEF. Normalmente, ele permanece fixo no veículo ou na plataforma e se move com a estrutura do corpo. Esse quadro posiciona os eixos Norte e Leste em um plano tangente à superfície da Terra em sua localização atual, com base no modelo de elipsoide WGS84.

Ele consiste em três eixos ortogonais: o eixo Norte aponta para o Norte Verdadeiro, o eixo Abaixo se estende em direção ao interior da Terra (oposto à direção local Acima) e o eixo Leste completa o sistema destro apontando para o leste (perpendicular ao Norte).

Da mesma forma, um veículo ou plataforma pode ter a estrutura Leste-Norte-Acima (ENU) fixada localmente, movendo-se com o sistema. Diferentemente do quadro NED, o quadro ENU orienta seus eixos de forma diferente: o eixo norte ainda aponta para o norte verdadeiro, mas o eixo para cima se estende para longe do interior da Terra, enquanto o eixo leste mantém o alinhamento do sistema à direita, apontando para o leste.

Esse sistema de coordenadas à direita simplifica os cálculos para aeronaves, embarcações marítimas e veículos autônomos, alinhando-se às direções naturais de movimento.

Os aplicativos NED usam

Um drone depende de um sistema de piloto automático para calcular sua trajetória dentro da estrutura de coordenadas NED. Quando o drone está em um voo para o norte, sua posição aumenta na direção norte. Por outro lado, quando o drone sobe, o valor de sua coordenada Down diminui, já que Down é positivo para baixo.

Por outro lado, o INS (Inertial Navigation System, Sistema de Navegação Inercial) de um navio funciona rastreando seu movimento em relação à estrutura NED. À medida que o navio se move para o leste, sua coordenada leste aumenta. Por outro lado, quando a embarcação mergulha, sua coordenada Down aumenta.

Um carro autônomo utiliza o quadro NED para determinar sua posição. A coordenada Norte do veículo aumenta à medida que ele se move em direção ao norte, enquanto os solavancos ou depressões no terreno causam alterações no valor de Down.

As munições guiadas com precisão dependem do quadro NED para ajustar sua trajetória. À medida que um míssil desce em direção ao alvo, a coordenada Down aumenta, garantindo um direcionamento preciso.

Os AUVs (veículos subaquáticos autônomos) utilizam o quadro NED para navegar. Quando um AUV se move na direção nordeste, as coordenadas Norte e Leste aumentam, enquanto as mudanças na profundidade afetam a coordenada Abaixo.

O sistema NED foi desenvolvido para alinhar os movimentos com a orientação natural da Terra, simplificando assim a navegação. Esse sistema é utilizado por engenheiros, pilotos e cientistas para aumentar a precisão em aplicações de posicionamento, orientação e controle.

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ECEF: Estrutura centrada na Terra e fixada na Terra

O quadro centrado na Terra e fixado na Terra (ECEF) é um sistema de coordenadas globais usado para representar posições na Terra ou próximas a ela. É um quadro de referência rotativo que permanece fixo em relação à superfície da Terra, o que significa que ele se move com o planeta à medida que ele gira. Engenheiros, cientistas e sistemas de navegação usam coordenadas ECEF para rastrear posições com precisão em um contexto global.

Sistema de coordenadas ECEF

Um sistema ECEF (Earth-centered Earth-fixed) representa a posição relativa ao centro do elipsoide de referência usando coordenadas cartesianas (X, Y, Z). O elipsoide de referência determina a distância entre seu centro e o centro da Terra.

O ECEF define localizações usando esses três eixos centrados no núcleo da Terra:
1 - O eixo X positivo cruza a superfície do elipsoide a 0° de latitude e 0° de longitude, onde o equador encontra o meridiano principal.
2 - O eixo Y positivo cruza a superfície do elipsoide a 0° de latitude e 90° de longitude.
3 - O eixo Z positivo cruza a superfície do elipsoide a 90° de latitude e 0° de longitude, o Polo Norte.

Exemplos de aplicativos ECEF

Primeiramente, os satélites GPS transmitem sinais em coordenadas ECEF. Em seguida, um smartphone recebe sinais de vários satélites e calcula sua posição na estrutura centrada na Terra e fixada na Terra antes de convertê-la em latitude, longitude e altitude.

Da mesma forma, os sistemas de gerenciamento de voo usam coordenadas ECEF para determinar a posição de uma aeronave. Como resultado, eles permitem um rastreamento global preciso, mesmo sobre oceanos ou regiões remotas.

Enquanto isso, os satélites orbitam a Terra em uma estrutura inercial, mas usam a estrutura ECEF para comunicar suas posições. Consequentemente, as estações terrestres os rastreiam nesse sistema de referência para garantir ajustes orbitais precisos.

Da mesma forma, os topógrafos confiam nas coordenadas do ECEF para mapear projetos de infraestrutura de grande escala. Ao fazer isso, eles fazem referência a um sistema estável centrado na Terra e minimizam os erros de medição nos continentes.

Por fim, os engenheiros usam as coordenadas da ECEF para planejar lançamentos de mísseis e foguetes, garantindo a precisão do alvo e da inserção orbital. Dessa forma, eles calculam com precisão como a rotação da Terra afeta a trajetória de um veículo. Esta versão mantém a clareza e melhora o fluxo e o envolvimento. Se você quiser fazer algum ajuste, entre em contato comigo!

A ECEF simplifica o posicionamento global alinhando-se à superfície da Terra, o que a torna essencial para aplicações de GPS, aeroespaciais e geodésicas

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Estrutura da carroceria

O quadro de coordenadas do sensor (corpo), geralmente chamado de quadro do corpo ou quadro do veículo, serve como um quadro de referência fixado em uma plataforma móvel, como um drone, carro, míssil ou veículo subaquático. Os engenheiros usam esse quadro para descrever o movimento e a orientação da plataforma em relação a ela mesma, o que o torna essencial para a navegação, o controle e a fusão de sensores.

Quadro de referência inercial

Um quadro de referência inercial é um sistema de coordenadas no qual os objetos seguem as leis de movimento de Newton sem a necessidade de considerar forças fictícias ou externas. Em outras palavras, é um quadro sem aceleração - em repouso ou em movimento com velocidade constante - no qual um corpo permanece em repouso ou continua em movimento uniforme, a menos que seja afetado por uma força externa. Cientistas e engenheiros dependem de quadros inerciais para analisar o movimento com precisão em sistemas espaciais, de aviação, marítimos e robóticos.

Cloud de pontos

cloud pontos refere-se a uma coleção de pontos 3D que representam a forma e a estrutura de um ambiente. Em geral, esses pontos são gerados por sistemas LiDAR ou de digitalização 3D, e cada ponto contém coordenadas espaciais (X, Y, Z), às vezes com atributos adicionais, como intensidade ou cor. Embora o sensor LiDAR capture os dados espaciais brutos, é o sistema de navegação inercialINS) que fornece a posição e a orientação precisas do sensor a cada momento.

LiDAR - Light Detection and Ranging (Detecção e alcance de luz)

LiDAR é a sigla para Light Detection and Ranging (detecção e alcance de luz). É um método de medição de distâncias por meio da emissão de feixes de laser em direção a um alvo e da medição do tempo que os feixes levam para retornar ao sensor. Os dados coletados a partir dessas medições podem então ser usados para gerar modelos e mapas 3D precisos e de alta resolução do ambiente.

Erro de múltiplos caminhos

Na navegação inercial, o erro de multicaminho ocorre quando os sinais GNSS refletem em superfícies como edifícios, água ou terreno antes de chegar ao receptor, causando distorção do sinal.

Rejeição de múltiplos caminhos

A rejeição de múltiplos caminhos refere-se à capacidade de um receptor ou sistema de antena de reduzir erros causados por sinais GNSS refletidos. Quando um sinal GNSS viaja diretamente de um satélite para um receptor, ele fornece dados de posicionamento precisos. Entretanto, superfícies próximas, como edifícios, corpos d'água ou estruturas metálicas, podem refletir o sinal, fazendo com que ele chegue ao receptor um pouco mais tarde do que o sinal direto.

Sistemas de posicionamento por satélite

Os sistemas de posicionamento por satélite ajudam a determinar uma localização precisa em qualquer lugar da Terra usando sinais de satélite. Esses sistemas funcionam globalmente. Todos os satélites orbitam a Terra e transmitem continuamente sinais para receptores no solo. Esses sinais contêm dados de hora e localização.

GPS - Sistema de Posicionamento Global

O Sistema de Posicionamento Global ou GPS é um sistema de navegação baseado em satélite que fornece informações de localização e horário em qualquer lugar da Terra. Inicialmente desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos EUA para navegação militar, o GPS tornou-se uma tecnologia crucial para uma ampla gama de aplicações civis, incluindo navegação, mapeamento e sincronização de tempo.

BeiDou

O Beidou é o sistema de posicionamento global chinês que oferece serviços de posicionamento global, navegação e cronometragem. Batizado com o nome da constelação da Ursa Maior, o Beidou representa o avanço significativo da China em infraestrutura e tecnologia espacial.

GNSS - Sistema Global de Navegação por Satélite

O GNSS (Sistema Global de Navegação por Satélite) refere-se a uma rede de satélites que trabalham juntos para fornecer informações precisas de posicionamento, navegação e tempo em nível global. O GNSS inclui vários sistemas diferentes, como GPS, GLONASS, Galileo e Beidou, cada um contribuindo para o objetivo geral de fornecer dados espaciais precisos aos usuários em todo o mundo.

EKF - Filtro de Kalman estendido

O filtro de Kalman estendido (EKF) é um algoritmo usado para estimar o estado de um sistema dinâmico a partir de medições com ruído. Ele amplia o filtro de Kalman para acomodar sistemas não lineares, que são comuns em cenários de navegação do mundo real. Embora o filtro de Kalman padrão pressuponha linearidade e ruído gaussiano, o EKF lineariza o sistema não linear em torno da estimativa atual, permitindo que ele funcione de forma eficaz em ambientes mais complexos.

MRU - Unidade de referência de movimento

Uma Unidade de Referência de Movimento (MRU) foi desenvolvida com o objetivo de rastrear e relatar com precisão os movimentos de objetos em ambientes dinâmicos, como os setores marítimo e aeroespacial. O sistema foi projetado para medir os movimentos de rolagem, inclinação e elevação, facilitando assim a navegação, a estabilização e o desempenho do sistema aprimorados em tempo real.

Galileo: sistemas de navegação por satélite

O Galileo é o sistema global de navegação por satélite da Europa. Ele fornece serviços precisos de posicionamento e cronometragem em todo o mundo. A União Europeia e a ESA desenvolveram e operam o Galileo. Elas o criaram para oferecer suporte de navegação independente e confiável. O Galileo complementa sistemas como GPS, GLONASS e Beidou.

GLONASS: Sistema de posicionamento global russo

O GLONASS é um sistema global de navegação por satélite operado pela Rússia. Ele foi projetado para fornecer serviços precisos de posicionamento, navegação e cronometragem em todo o mundo. Semelhante a outros sistemas de navegação global, como GPS, Galileo e Beidou, o GLONASS usa uma rede de satélites para fornecer dados de localização precisos aos usuários no solo.

Constelações GNSS

Constelação de satélites refere-se a um grupo de satélites que trabalham juntos para atingir um objetivo comum, como fornecer cobertura global ou aprimorar os serviços de comunicação e navegação. Essas constelações são estrategicamente projetadas para garantir um serviço contínuo e confiável, assegurando que os satélites trabalhem em coordenação, geralmente em padrões orbitais específicos.

Giroscópio

Um giroscópio de navegação é um dispositivo que mede a velocidade angular ou o movimento de rotação em torno de um eixo específico. Ao detectar alterações na orientação, os giroscópios ajudam a manter e controlar a estabilidade e a direção de veículos, aeronaves e naves espaciais. Eles são essenciais para sistemas que exigem controle preciso de movimento e orientação, como sistemas de piloto automático, sistemas de navegação inercialINS) e sistemas de estabilização.

RTS: Rauch-Tung-Striebel

RTS: Rauch-Tung-Striebel requer apenas duas etapas: filtragem para frente e suavização para trás. Ele armazena dados com eficiência e é fácil de programar. Entretanto, a estimativa do parâmetro de ambiguidade no vetor de estado dificulta o aprimoramento da precisão da navegação durante a inicialização e a reconvergência.

DVL - Registro de velocidade Doppler

O DVL (Doppler Velocity Log) é um sensor acústico usado para medir a velocidade de um veículo subaquático em relação ao fundo do mar ou à coluna de água. Ele opera usando o efeito Doppler, em que as ondas sonoras emitidas pelos transdutores do DVL refletem nas superfícies e retornam com uma mudança de frequência proporcional ao movimento do veículo. Ao analisar essa mudança, o DVL calcula a velocidade em três dimensões (oscilação, balanço e elevação), permitindo navegação e posicionamento subaquáticos precisos.