Navigazione inerziale per UAV da difesa

Le nostre soluzioni sono adatte per l'integrazione con vari tipi di UAV per la difesa, offrendo versatilità e adattabilità per diverse esigenze operative. I nostri sensori di movimento e navigazione portano il rilevamento tattico ai vostri sistemi senza compromettere SWaP-C! Sono particolarmente adatti all'uso da parte degli integratori.

Per gli UAV che si affidano al GNSS, i nostri ricevitori GNSS a doppia antenna offrono un'eccezionale accuratezza. Ciò è vantaggioso per la navigazione di superficie e aiuta nella transizione tra la navigazione aerea e terrestre. Inoltre, tutti i sensori supportano vari protocolli di comunicazione come RS-232, CAN ed Ethernet, consentendo una perfetta integrazione con i sistemi UAV.

Infine, è possibile integrare soluzioni di posizionamento esterne come DVL o altri ausili alla navigazione per fornire dati accurati di rollio, beccheggio, direzione e altitudine. Ciò migliora la navigazione in ambienti in cui i segnali GNSS potrebbero essere deboli o non disponibili.

In SBG Systems, garantire i più elevati standard di qualità per le nostre unità di misura inerziale (IMU) comporta un processo meticoloso. Iniziamo con la selezione ottimale di componenti MEMS di fascia alta, concentrandoci su accelerometri e giroscopi affidabili che soddisfano i nostri severi requisiti di qualità. Le nostre IMU sono alloggiate in involucri robusti progettati per resistere a vibrazioni e condizioni ambientali, garantendo durata e prestazioni.

Il nostro processo di calibrazione automatizzato prevede una tavola a 2 assi e copre intervalli di temperatura da -40°C a 85°C. Questa calibrazione compensa vari fattori, tra cui bias, effetti cross-axis, disallineamento, fattori di scala e non linearità in accelerometri e giroscopi, garantendo prestazioni costanti in tutte le condizioni atmosferiche.

Il nostro processo di qualificazione prevede inoltre un rigoroso screening interno per garantire che solo i sensori conformi alle nostre specifiche proseguano nella produzione. Ogni IMU è accompagnata da un rapporto di calibrazione dettagliato ed è garantita per due anni. Questo approccio rigoroso garantisce alta qualità, affidabilità e prestazioni costanti nel tempo, fornendo IMU superiori per la difesa e altre applicazioni critiche.

Conduciamo anche test ambientali e di resistenza approfonditi per garantirne l'affidabilità. Alcuni dei nostri sensori soddisfano diversi standard MIL-STD, garantendo la resistenza a urti, vibrazioni e condizioni estreme.

Il controllo dei ritardi di output nelle operazioni UAV è essenziale per garantire prestazioni reattive, navigazione precisa e comunicazione efficace, soprattutto in applicazioni di difesa o mission-critical.

La latenza di output è un aspetto importante nelle applicazioni di controllo in tempo reale, dove una latenza di output più elevata potrebbe degradare le prestazioni dei loop di controllo. Il nostro software embedded INS è stato progettato per minimizzare la latenza di output: una volta campionati i dati del sensore, l'Extended Kalman Filter (EKF) esegue calcoli rapidi e a tempo costante prima che vengano generati gli output. Tipicamente il ritardo di output osservato è inferiore a un millisecondo.

Se si desidera ottenere il ritardo totale, è necessario aggiungere la latenza di elaborazione alla latenza di trasmissione dei dati. Questa latenza di trasmissione varia da un'interfaccia all'altra. Ad esempio, un messaggio di 50 byte inviato su un'interfaccia UART a 115200 bps impiegherà 4 ms per la trasmissione completa. Si consiglia di considerare velocità di trasmissione più elevate per ridurre al minimo la latenza di uscita.

PNT sta per Posizionamento, Navigazione e Sincronizzazione — i tre pilastri fondamentali che abilitano qualsiasi moderno sistema di navigazione o coordinamento, sia in ambito aerospaziale, difesa, marittimo, veicoli autonomi o infrastrutture critiche.

Ecco una chiara ripartizione:

1. Posizionamento

Questo risponde alla domanda: "Dove sono?"
Fornisce precise coordinate geografiche (latitudine, longitudine, altitudine). Tipicamente derivato da GNSS (GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou) o INS quando il GNSS non è disponibile.

Essenziale per il tracciamento, la guida, la mappatura e la consapevolezza situazionale.

2. Navigazione

Questo risponde a: “Come mi sposto da A a B?”
Implica la determinazione di direzione, velocità e traiettoria per raggiungere una destinazione in modo sicuro ed efficiente. Include velocità, rotta e assetto (rollio, beccheggio, imbardata).

Spesso ottenuta utilizzando IMU/INS, algoritmi di fusione sensoriale, odometria o navigazione basata su GNSS.

3. Sincronizzazione

Questo risponde: "Che ora è, precisamente?"
Un tempo accurato e sincronizzato è fondamentale per il coordinamento di sistemi e segnali. La temporizzazione ad alta precisione è alla base delle reti di comunicazione, dei sistemi militari, delle reti elettriche e del GNSS stesso.

Anche errori a livello di microsecondi possono causare guasti nelle comunicazioni, nei collegamenti dati o nella geolocalizzazione.

Perché il PNT è importante?

Il PNT è al centro di ogni sistema moderno autonomo o guidato—che si tratti di missili, UAV, veicoli, USV, AUV o persino reti di telefonia mobile. Quando il GNSS è degradato o negato, i sistemi inerziali (IMU/INS) diventano la spina dorsale di un PNT resiliente.

Le Unità di Misura Inerziali (IMU) sono dispositivi sofisticati che misurano e riportano la forza specifica di un corpo, la velocità angolare e talvolta l'orientamento del campo magnetico. Le IMU sono componenti cruciali in diverse applicazioni, tra cui navigazione, robotica e tracciamento del movimento. Ecco uno sguardo più approfondito alle loro caratteristiche e funzioni chiave:

• Accelerometri: Misurano l'accelerazione lineare lungo uno o più assi. Forniscono dati sulla velocità con cui un oggetto sta accelerando o rallentando e possono rilevare cambiamenti di movimento o posizione.
• Giroscopi: Misurano la velocità angolare, o il tasso di rotazione attorno a un asse specifico. I giroscopi aiutano a determinare i cambiamenti di orientamento, consentendo ai dispositivi di mantenere la loro posizione rispetto a un sistema di riferimento.
• Magnetometri (opzionale): Alcune IMU includono magnetometri, che misurano l'intensità e la direzione dei campi magnetici. Questi dati possono aiutare a determinare l'orientamento del dispositivo rispetto al campo magnetico terrestre, migliorando l'accuratezza della navigazione.

Le IMU forniscono dati continui sul movimento di un oggetto, consentendo il tracciamento in tempo reale della sua posizione e del suo orientamento. Queste informazioni sono fondamentali per applicazioni come droni, veicoli e robotica.

In applicazioni come i gimbal per fotocamere o gli UAV, le IMU aiutano a stabilizzare i movimenti compensando movimenti o vibrazioni indesiderate, con conseguenti operazioni più fluide.

La navigazione stimata in aviazione è un metodo di navigazione tradizionale che stima la posizione attuale di un aeromobile proiettando in avanti la sua ultima posizione nota, utilizzando parametri misurati o assunti come la rotta, la velocità indicata, il tempo e fattori ambientali come il vento.

Invece di affidarsi a riferimenti esterni—come radiofari, satelliti GNSS o punti di riferimento visivi—la navigazione stimata utilizza le informazioni sul movimento del velivolo per calcolare la sua posizione attuale rispetto al punto di partenza. Il pilota o il sistema di navigazione di bordo parte da una posizione nota, quindi applica la rotta vera e la velocità vera del velivolo su un dato intervallo di tempo per calcolare una nuova posizione stimata.

Tuttavia, poiché l'aeromobile si muove attraverso una massa d'aria influenzata dal vento, il calcolo deve incorporare la direzione e la velocità del vento; altrimenti, la traiettoria calcolata devierà dal percorso effettivo di volo.

Nell'aviazione moderna, i sistemi di navigazione inerziale migliorano la navigazione stimata utilizzando accelerometri e giroscopi per misurare le accelerazioni lineari e le velocità di rotazione, integrando continuamente queste misurazioni per stimare velocità, assetto e posizione. Sebbene questa navigazione stimata inerziale migliori drasticamente l'indipendenza dai segnali esterni, essa accumula comunque errori nel tempo a causa dei bias dei sensori e del rumore. Per questo motivo, la navigazione stimata basata su INS è spesso abbinata a GNSS o ad altre fonti di ausilio per limitare la deriva e mantenere la precisione a lungo termine.

Nonostante queste limitazioni, la navigazione stimata (dead reckoning) rimane essenziale per garantire la continuità della navigazione durante interruzioni GNSS, missioni in silenzio radio o operazioni in ambienti in cui i riferimenti esterni sono inaffidabili o negati.