Posizionamento preciso dei treni per sistemi di controllo avanzati

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

Questa integrazione rende l'INS altamente versatile e affidabile, specialmente in ambienti privi di GNSS.

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, marittimo e della robotica, sono tipicamente MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) o tecnologie ottiche come i FOG (Fiber Optic Gyroscopes) e gli 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 azionate a specifiche frequenze di risonanza — subiscono forze di Coriolis quando il dispositivo ruota. Queste forze causano cambiamenti misurabili nei modelli di vibrazione, che vengono tradotti in informazioni sulla velocità angolare. Nei giroscopi ottici, la luce che viaggia in direzioni opposte lungo un circuito chiuso subisce sfasamenti quando il sistema ruota; questo effetto Sagnac consente misurazioni di rotazione estremamente precise e stabili alla deriva senza parti in movimento.

I giroscopi alimentano dati cruciali negli algoritmi di un sistema di navigazione inerziale, consentendo al sistema di calcolare l'assetto (rollio, beccheggio e imbardata). Se combinati con gli accelerometri, formano una IMU, che fornisce una capacità di rilevamento del movimento completa. 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 aeree a permanenza, controllo di AUV, compensazione del beccheggio marino 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 catturando le sue accelerazioni lineari e le velocità di rotazione angolare. Al suo interno, un'IMU integra tre accelerometri e tre giroscopi disposti lungo assi ortogonali per fornire sei gradi di misurazione.

Gli accelerometri rilevano come la piattaforma accelera nello spazio, mentre i giroscopi tracciano la sua rotazione. Elaborando queste misurazioni insieme, un'IMU fornisce informazioni precise sui cambiamenti di velocità, assetto e direzione senza fare affidamento su segnali esterni. Ciò rende le IMU essenziali per la navigazione in ambienti dove il GPS non è disponibile, inaffidabile o intenzionalmente negato. Le loro prestazioni dipendono fortemente dalla qualità dei sensori, dalla calibrazione e da quanto bene 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.