Ruído
O ruído descreve fundamentalmente as variações aleatórias e indesejadas presentes no sinal de saída de qualquer sensor. Na navegação, no entanto, esse conceito é particularmente crítico. Ele se refere a flutuações imprevisíveis em medições de sensores como acelerômetros, giroscópios e receptores GPS/GNSS.
Mesmo sob condições constantes, a saída do sensor nunca é perfeitamente estável. Como resultado, essas variações aleatórias introduzem erros e desvios (drift) na posição calculada. Elas também podem afetar as estimativas de velocidade e atitude. Portanto, compreender as características do ruído é essencial para projetar sistemas de navegação confiáveis.
Em particular, devemos estudar a densidade de ruído e a instabilidade de bias. Em última análise, esse conhecimento nos ajuda a projetar sistemas de navegação confiáveis. Minimizá-lo é fundamental. Isso garante a manutenção da precisão posicional ao longo do tempo.
A função de um sensor é medir algo específico. Idealmente, uma entrada estável deve produzir uma saída estável. No entanto, essa relação perfeita raramente se sustenta. O ruído introduz flutuações indesejadas e imprevisíveis. Essas variações são o componente aleatório do sinal. Elas existem independentemente do sinal de entrada verdadeiro.
O ruído corrompe efetivamente a medição real. Ele torna o sinal de saída do sensor menos nítido. Essa redução na clareza é frequentemente chamada de baixa relação sinal-ruído. Níveis elevados de ruído podem mascarar completamente a informação verdadeira.
Engenheiros e cientistas trabalham para minimizar o ruído. Isso garante que os dados coletados sejam precisos e confiáveis. Suas fontes podem ser internas ou externas ao sensor. As fontes internas incluem efeitos térmicos na eletrônica. As fontes externas podem ser interferências eletromagnéticas. Técnicas como filtragem e blindagem ajudam a reduzir seus efeitos indesejados.
O uso de IMUs na mitigação de ruído concentra-se em combinar os pontos fortes de seus sensores internos — giroscópios e acelerômetros — com referências externas (como GNSS) por meio de filtragem avançada. Como os sensores IMU são inerentemente ruidosos, o processo de mitigação visa reduzir o desvio posicional resultante e estabilizar a estimativa de orientação.
