Posizionamento preciso dei treni per sistemi di controllo potenziati

I sistemi di navigazione inerziale della nostra azienda accettano input da sensori di ausilio esterni, come sensori di dati atmosferici, magnetometri, odometri, DVL e altri.

Questa integrazione rende l'INS estremamente versatile e affidabile, soprattutto in ambienti in cui il segnale GNSS non è disponibile.

Questi sensori esterni migliorano le prestazioni complessive e la precisione dell’ INS , fornendo dati complementari.

Un giroscopio è un sensore che misura la velocità angolare—ossia la velocità con cui un oggetto ruota attorno a uno o più assi—ed è uno degli elementi costitutivi fondamentali dei sistemi di navigazione inerziale. Il suo scopo principale è fornire informazioni precise e in tempo reale sul moto rotatorio in modo che un INS o un IMU possa determinare come l'orientamento di un oggetto si evolve nel tempo.

I moderni giroscopi utilizzati nella navigazione, in particolare nei settori aerospaziale, della difesa, marino e della robotica, si basano tipicamente su MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) o su tecnologie ottiche come FOG (Fiber Optic Gyroscopes) e RLG (Ring Laser Gyroscopes). Sebbene i loro principi fisici differiscano, tutti sfruttano lo stesso concetto fondamentale: quando un sistema ruota, il sensore rileva l'effetto inerziale risultante e lo converte in un segnale elettrico.

In un giroscopio MEMS, minuscole strutture vibranti, spesso masse di silicio guidate a specifiche frequenze di risonanza, subiscono forze di Coriolis quando il dispositivo ruota. Queste forze provocano variazioni misurabili nei pattern di vibrazione, che vengono tradotte in informazioni sulla velocità angolare. Nei giroscopi ottici, la luce che viaggia in direzioni opposte lungo un anello chiuso subisce sfiati di fase quando il sistema ruota; questo effetto Sagnac consente misurazioni della rotazione estremamente accurate e stabili alla deriva senza alcuna parte in movimento.

I giroscopi alimentano dati cruciali negli algoritmi di un sistema di navigazione inerziale, consentendo al sistema di calcolare l'assetto (beccheggio, rollio e imbardata). Se combinati con gli accelerometri, formano un'IMU, che fornisce una capacità completa di rilevamento del movimento. I giroscopi di alta qualità riducono la deriva, migliorano la stabilità e consentono al sistema di navigazione di funzionare in modo affidabile anche in ambienti privi di GPS. In applicazioni come la guida di UAV, munizioni circuitanti (loitering munitions), controllo di AUV, compensazione del beccheggio marittimo (heave compensation) o navigazione di veicoli autonomi, l'accuratezza del giroscopio influisce direttamente sulla capacità del sistema di mantenere una traiettoria precisa e stabile.

Un'Unità di Misura Inerziale (IMU) è un modulo sensore compatto che misura il movimento e l'orientamento di una piattaforma catturandone le accelerazioni lineari e le velocità di rotazione angolare. Nella sua essenza, un'IMU integra tre accelerometri e tre giroscopi disposti lungo assi ortogonali per fornire sei gradi di misura.

Gli accelerometri rilevano come la piattaforma accelera nello spazio, mentre i giroscopi ne tracciano la rotazione. Elaborando insieme queste misurazioni, un'IMU fornisce informazioni precise sui cambiamenti di velocità, assetto e rotta senza fare affidamento su alcun segnale esterno. Ciò rende le IMU essenziali per la navigazione in ambienti in cui il GPS non è disponibile, non è affidabile o è intenzionalmente negato. Le loro prestazioni dipendono fortemente dalla qualità del sensore, dalla calibrazione e da come vengono controllati gli errori, come bias, rumore, fattori di scala e disallineamenti.

Le IMU di alta qualità includono calibrazione avanzata, compensazione termica, filtraggio delle vibrazioni e meccanismi di stabilità del bias per garantire che gli errori non si accumulino rapidamente nel tempo. Grazie a queste caratteristiche, le IMU sono utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni—dai UAV, munizioni circuitanti e veicoli autonomi agli AUV, alla robotica e ai sistemi di stabilizzazione industriale—fornendo una consapevolezza robusta e continua del movimento e dell'orientamento anche nelle condizioni operative più difficili.