Algoritmo de alinhamento em movimento de um sistema de navegação inercial do tipo strapdown

Abstract

Um Sistema de Navegação Inercial do tipo Strapdown (SNIS) opera com base em estimativas de posição, velocidade e orientação a partir dos sinais adquiridos de sensores inerciais – acelerômetros e giroscópios – fixados rigidamente no veículo. Um SNIS executa basicamente dois processos: o processo de inicialização e em seguida o processo de navegação. O processo de inicialização consiste em determinar o alinhamento inicial do sistema, isto é, estima a orientação angular (atitude) inicial do SNIS em relação a um sistema de referência. O processo de navegação estima, a cada instante, os parâmetros ou variáveis navegacionais: posição, velocidade, rumo e atitude do veículo. Este trabalho tem por objetivo modelar o processo de inicialização, mais especificamente, a concepção de um algoritmo que permita realizar o alinhamento de um SNIS em movimento. Assim, é possível reinicializar o sistema após longo tempo de navegação, recuperando a exatidão da informação do sistema e atendendo as necessidades operacionais da missão, depois da ocorrência de uma falha ou queda de energia ou ainda do desligamento para realização de uma manutenção preventiva, sem a interrupção do movimento do veículo. Com o alinhamento em movimento não há necessidade de parar o veículo para reiniciar a navegação, evitando-se atrasos no cumprimento da missão ou a exposição temporária do veículo em cenários potencialmente perigosos. O algoritmo de alinhamento executa o alinhamento em duas fases: alinhamento grosseiro e alinhamento fino. Ambos fazem uso da filtragem de Kalman para estimar o erro de bias dos sensores e os erros das variáveis navegacionais do sistema. De acordo com a estimação dos bias dos sensores, o Sistema de Navegação Inercial fornece as informações de posição e orientação com maior exatidão, a cada instante. Os algoritmos implementados foram testados a fim de avaliar a sua eficácia relativa ao problema proposto.