Desvio de posição

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O desvio de posição é o aumento progressivo do erro de posição em um sistema de navegação inercial (INS) à medida que este estima a trajetória de um veículo ao longo do tempo. Um INS a posição por meio da integração de medições de aceleração provenientes de uma unidade de medição inercial (IMU). Como a integração amplifica os erros dos sensores, mesmo pequenos desvios nas medições geram uma incerteza de navegação cada vez maior.

Uma IMU a força específica e a velocidade angular por meio de acelerômetros e giroscópios. O algoritmo de navegação transforma essas medições do referencial do sensor para o referencial de navegação por meio da estimativa de atitude. O INS , integra a aceleração para calcular a velocidade e integra a velocidade para calcular a posição:

$$p(t) = p₀ + ∫₀^t v(τ) dτ$$

Como a posição requer uma integração dupla da aceleração, pequenos erros geram um desvio significativo. Por exemplo, um viés constante no acelerômetro $b_a$​ produz um erro de velocidade que aumenta linearmente com o tempo:

$$\Delta v(t) = b_a t$$

O erro de posição resultante cresce quadraticamente:

$$\Delta p(t) = \frac{1}{2} b_a t^2$$

Os erros do giroscópio também contribuem para o desvio de posição. Pequenos erros de atitude projetam incorretamente o vetor de gravidade no plano horizontal, gerando acelerações falsas que aumentam os erros de navegação ao longo do tempo. A instabilidade do viés do sensor, a densidade de ruído, os erros de fator de escala, o desalinhamento, as variações de temperatura, a vibração e a qualidade da calibração influenciam o aumento do desvio.

IMUs táticas e de grau de navegação de alto desempenho reduzem esses efeitos por meio de calibração precisa e compensação avançada de erros. INS modernas INS limitam ainda mais o desvio ao integrar medições inerciais com fontes auxiliares, como GNSS, odometria, Doppler Velocity Log (DVL) ou navegação visual.

Algoritmos avançados de estimativa (por exemplo, EKF) estimam continuamente os erros dos sensores, melhorando a precisão da navegação e ampliando o desempenho do posicionamento autônomo durante GNSS prolongadas GNSS .