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Uma Unidade de Medição Inercial (IMU) consiste em três giroscópios ortogonais e três acelerômetros que medem a velocidade angular ω e a força específica f. Os fabricantes classificam as IMUs em graus de desempenho de acordo com as características de erro dos sensores, em vez da construção mecânica. Esses graus de IMU determinam a precisão de navegação alcançável, a taxa de desvio e o ambiente operacional.
As especificações de IMU mais importantes incluem instabilidade de viés, passeio aleatório angular (ARW), passeio aleatório de velocidade (VRW), erro de fator de escala, não linearidade, largura de banda e sensibilidade à temperatura. O viés do giroscópio influencia diretamente a estimativa de atitude, enquanto o viés do acelerômetro produz desvio de posição após a dupla integração.
O erro de posição segue aproximadamente:
onde ba é o viés do acelerômetro e t é o tempo decorrido.
IMU automotiva
Uma IMU automotiva prioriza o custo, a robustez e a fabricação em alto volume. Um sensor IMU automotivo normalmente dá suporte à dinâmica do veículo, controle eletrônico de estabilidade, navegação por estimativa (dead reckoning) e sistemas avançados de assistência ao motorista. Uma IMU de classe automotiva oferece precisão suficiente para curtas falhas de GNSS, mantendo o baixo consumo de energia.
IMU de grau industrial
A IMU de nível industrial oferece estabilidade de viés aprimorada e resistência ambiental. Compreender o significado do nível industrial ajuda os engenheiros a equilibrar desempenho, confiabilidade e custo para sistemas de robótica, mapeamento, aplicações marítimas e automação. Ao perguntar o que é nível industrial, a resposta geralmente se refere a sensores projetados para operação contínua sob condições industriais exigentes.
IMU de grau tático
Uma IMU de classe tática oferece instabilidade de viés significativamente menor, frequentemente abaixo de 1°/h para giroscópios, permitindo navegação precisa durante operação estendida em ambientes negados por GNSS.
A moderna tecnologia de IMU MEMS de navegação estreitou a lacuna de desempenho entre os sistemas tradicionais de fibra óptica e os dispositivos MEMS.
IMU de grau de navegação
Uma IMU de nível de navegação integra sensores de precisão com algoritmos avançados de calibração e compensação para minimizar erros determinísticos e estocásticos. Esses sistemas comumente dão suporte a veículos autônomos, hidrografia, levantamento aerotransportado e aplicações de defesa.
IMU de grau estratégico
A categoria de maior desempenho é a IMU de grau estratégico ou sensor inercial de grau estratégico. Esses sistemas alcançam um desvio (drift) extremamente baixo por meio de giroscópios ultraestáveis, controle térmico rigoroso e calibração extensiva. Eles dão suporte a missões de navegação autônoma de longa duração em submarinos, mísseis, espaçonaves e veículos.
Em última análise, a seleção da IMU adequada depende da precisão de navegação necessária, da duração da missão, das condições ambientais e do custo. Alinhar o desempenho do sensor à aplicação garante o equilíbrio ideal entre desempenho, confiabilidade e complexidade do sistema.
