Scopri la nostra gamma MRU ↓
MRU – Motion Reference Unit
L'unità di riferimento del movimento (MRU) è un sistema di sensori progettato per misurare e rilevare i movimenti dinamici di un oggetto, in particolare in ambito marittimo e aerospaziale. Queste unità forniscono dati relativi ai movimenti di rollio, beccheggio e sollevamento, fondamentali per la navigazione, la stabilizzazione e l'efficienza operativa. Le MRU utilizzano tecnologie avanzate di sensori per fornire dati di movimento ad alta precisione in tempo reale.
Questi dispositivi trovano applicazione in varie imbarcazioni, tra cui navi e aeromobili, nonché in piattaforme industriali, dove contribuiscono al mantenimento della sicurezza operativa in condizioni di movimento costante.
Una MRU talvolta definita come Sistema di Riferimento di Assetto e Rotta (AHRS) o Unità di Riferimento Verticale (VRU), ma hanno finalità diverse. Un AHRS l’orientamento completo in 3D, compresa la prua, e gli ingegneri lo utilizzano spesso per la navigazione. Un’Unità di Riferimento del Movimento si concentra sulla dinamica del movimento, in particolare sul movimento verticale come il beccheggio. Gli operatori la utilizzano spesso per la stabilizzazione navale e la compensazione del movimento.
Per ottimizzare le prestazioni relative al beccheggio:
- Posizionare il sensore vicino al centro di rotazione e definire chiaramente il punto di interesse, ad esempio montandolo direttamente sopra il sonar MBES utilizzando un "Monitoring Point". Si noti che è possibile trasferire solo le misurazioni dell'heave; surge e sway devono rimanere misurati sull'IMU.
- In alternativa, posizionare il sensore in un punto più accessibile o più vicino al punto di interesse. Quindi configurare correttamente il braccio di leva principale (COR) e il punto di monitoraggio.
Tecnologie alla base degli MRU
La componente fondamentale di un’unità MRU l’unità di misura inerziale (IMU), che comprende giroscopi e accelerometri. I giroscopi sono strumenti che rilevano la rotazione attorno a diversi assi e forniscono dati precisi sulla velocità angolare.
Le MRU di fascia alta utilizzano spesso giroscopi a fibra ottica o a laser ad anello per garantire stabilità e precisione ottimali.Gli accelerometri sono in grado di misurare l’accelerazione lineare, consentendo così il tracciamento del movimento lungo gli assi X, Y e Z. La maggior parte delle MRU integra inoltre GNSS al fine di migliorare la precisione e la stabilità posizionale.
GNSS RTK e GNSS differenziali perfezionano ulteriormente il tracciamento del movimento riducendo gli errori di segnale. L’utilizzo di algoritmi avanzati di fusione dei dati da parte di un’unità di riferimento del movimento è fondamentale per consolidare gli input dei sensori in un output unificato e coerente. I filtri di Kalman rimuovono il rumore e migliorano la precisione di misurazione su tutti i parametri di movimento.
Gli algoritmi di fusione dei sensori combinano GNSS giroscopi, accelerometri e GNSS per garantire un tracciamento del movimento più affidabile.
Applicazioni delle unità di riferimento di movimento
Nelle applicazioni marine, un’unità di riferimento del movimento (MRU) contribuisce a stabilizzare le navi e a migliorare i sistemi di posizionamento dinamico. Inoltre, queste unità aiutano a correggere il movimento dell’imbarcazione durante i rilievi idrografici, migliorando così la precisione della mappatura dei fondali marini. Nel campo dell’ingegneria aerospaziale, le MRU svolgono un ruolo fondamentale nel controllo dei velivoli senza pilota (UAV), nella stabilità degli aeromobili e nella gestione dell’orientamento dei satelliti.
I settori offshore e sottomarini utilizzano le MRU per guidare i veicoli subacquei telecomandati (ROV) e stabilizzare le piattaforme di perforazione. Nel settore dell’ingegneria civile, le MRU svolgono un ruolo fondamentale nel monitoraggio dei movimenti strutturali e nella guida di apparecchiature di precisione in cantieri dinamici. Queste unità funzionano in modo continuo, fornendo così dati a supporto della sicurezza, dell’accuratezza e dell’efficienza operativa. Con il progredire della tecnologia, le MRU o le VRU continueranno ad evolversi per soddisfare la crescente domanda di dati precisi sul movimento.
Se avete in mente un progetto che prevede l’utilizzo di soluzioni basate sulle Motion Reference Unit, non esitate a contattare i nostri esperti.
Ha delle domande?
Qual è la differenza tra IMU e INS?
La differenza tra un'unità di misura inerziale (IMU) e un sistema di navigazione inerziale (INS) risiede nella loro funzionalità e complessità.
IMU unità di misura inerziale) fornisce dati grezzi sull'accelerazione lineare e sulla velocità angolare del veicolo, misurati da accelerometri e giroscopi. Fornisce informazioni su rollio, beccheggio, imbardata e movimento, ma non calcola la posizione né i dati di navigazione. IMU progettata specificamente per trasmettere dati essenziali sul movimento e sull'orientamento affinché vengano elaborati esternamente per determinare la posizione o la velocità.
D'altra parte, un INS sistema di navigazione inerziale) combina IMU con algoritmi avanzati per calcolare la posizione, la velocità e l'orientamento di un veicolo nel tempo. Incorpora algoritmi di navigazione come il filtro di Kalman per la fusione e l'integrazione dei sensori. Un INS dati di navigazione in tempo reale, tra cui posizione, velocità e orientamento, senza fare affidamento su sistemi di posizionamento esterni come GNSS.
Questo sistema di navigazione viene tipicamente utilizzato in applicazioni che richiedono soluzioni di navigazione complete, in particolare in ambienti GNSS, come UAV militari, navi e sottomarini.
Cos'è un AHRS?
AHRS o Sistemi di Riferimento di Assetto e Direzione, è un sottosistema di navigazione integrato che fornisce una stima in tempo reale e controllata dalla deriva dell'orientamento di una piattaforma: rollio, beccheggio e prua. Al suo interno, un AHRS fonde le misurazioni di tre tipi di sensori: giroscopi, accelerometri e magnetometri.
I giroscopi tracciano i tassi angolari, gli accelerometri rilevano forze specifiche, inclusa la gravità, e i magnetometri misurano il campo magnetico terrestre per il riferimento di prua. Di per sé, ogni sensore ha delle limitazioni: i giroscopi derivano nel tempo, gli accelerometri sono influenzati dal movimento dinamico e i magnetometri possono essere disturbati da oggetti ferrosi vicini; ma se combinati tramite algoritmi di filtraggio avanzati come i filtri di Kalman estesi o non lineari, il sistema produce una soluzione di assetto stabile, accurata e continua.
Le moderne unità AHRS integrano anche modelli di calibrazione per compensare variazioni di temperatura, disallineamenti, errori di fattore di scala e distorsioni magnetiche, migliorando significativamente la robustezza. Rispetto alle semplici IMU, che forniscono solo output grezzi dei sensori, un AHRS offre un output di orientamento completamente elaborato e pronto all'uso.
A differenza di un INS di grado navigazione completo, tuttavia, tipicamente non integra velocità o posizione a meno che non sia accoppiato con sensori aggiuntivi. Le soluzioni AHRS sono ampiamente utilizzate in UAV, USV, UGV, aeromobili, imbarcazioni marine e molte piattaforme di difesa dove informazioni affidabili su assetto e rotta sono cruciali per il controllo, la stabilizzazione e la consapevolezza situazionale, anche in ambienti dove il GPS potrebbe non essere disponibile o degradato.
Qual è la differenza tra AHRS e INS?
La principale differenza tra un Attitude and Heading Reference System (AHRS) e un Inertial Navigation System (INS) risiede nella loro funzionalità e nella portata dei dati che forniscono.
AHRS fornisce informazioni sull'orientamento, in particolare, l'assetto (beccheggio, rollio) e l'heading (imbardata) di un veicolo o dispositivo. In genere utilizza una combinazione di sensori, tra cui giroscopi, accelerometri e magnetometri, per calcolare e stabilizzare l'orientamento. L'AHRS restituisce la posizione angolare su tre assi (beccheggio, rollio e imbardata), consentendo a un sistema di comprendere il proprio orientamento nello spazio. Viene spesso utilizzato in aviazione, UAV, robotica e sistemi marini per fornire dati accurati di assetto e heading, fondamentali per il controllo e la stabilizzazione del veicolo.
Un INS non solo fornisce dati di orientamento (come un AHRS) ma traccia anche la posizione, la velocità e l'accelerazione di un veicolo nel tempo. Utilizza sensori inerziali per stimare il movimento nello spazio 3D senza fare affidamento su riferimenti esterni come il GNSS. Combina i sensori presenti negli AHRS (giroscopi, accelerometri) ma può anche includere algoritmi più avanzati per il tracciamento di posizione e velocità, spesso integrandosi con dati esterni come il GNSS per una maggiore precisione.
In sintesi, l'AHRS si concentra sull'orientamento (assetto e prua), mentre l'INS fornisce una suite completa di dati di navigazione, inclusi posizione, velocità e orientamento.
