APLICAÇÕES

Pontos-chaveProduto: Sistema de Navegação Inercial North FinderPrincipais características:Componentes: Utiliza giroscópios e acelerômetros para fornecer medições inerciais precisas para a funcionalidade de busca do norte.Função: Determina de forma rápida e precisa a direção norte em todas as condições climáticas, independentemente de sinais externos.Aplicações: Adequado para usos militares e civis que exigem orientação autônoma e resistente a interferências.Processamento de dados: Apresenta software avançado para coleta, processamento e correção de erros de atitude de dados de sensores.Modularidade: O software é modular para facilitar o desenvolvimento, os testes e a manutenção, permitindo atualizações flexíveis do sistema.O surgimento do localizador de norte é uma conquista importante no desenvolvimento da tecnologia de navegação inercial. Ele é amplamente utilizado em áreas militares e civis, configurando sensores inerciais para formar um sistema de medição inercial de precisão, capaz de detectar com exatidão os parâmetros de posição relevantes da aeronave e fornecer diversas informações, como posição, orientação e atitude, para outros equipamentos.O localizador de norte é um instrumento inercial que possui as vantagens gerais dos instrumentos inerciais, ou seja, utiliza o princípio de funcionamento da inércia, não depende de informações externas para operar, não irradia energia para o exterior, não está sujeito a interferências externas durante o funcionamento, não está sujeito a campos magnéticos, substâncias e outras interferências ambientais, possui boa resistência ambiental, desempenho superior em ambientes de alta e baixa temperatura, sendo um sistema autônomo de indicação de orientação. Ele pode determinar o norte de forma rápida e precisa em qualquer condição climática.No hardware do localizador de norte, o sinal de saída do sensor do giroscópio e do acelerômetro é filtrado, controlado por gating e amplificado, e o sinal analógico é convertido em sinal digital por um conversor A/D para o computador de controle do sistema de busca do norte para cálculo e processamento.O software do localizador de norte pode ser considerado a alma do sistema; sem o controle do software, o hardware do sistema é praticamente inútil e não consegue desempenhar sua função. O software controla o hardware de todo o sistema, define o valor inicial, coleta dados regularmente, fornece interface de interação homem-máquina e oferece interfaces seriais e de comunicação em rede para realizar a troca de dados com o mundo externo.O software de localização do norte é composto principalmente por duas partes: uma é o software de gerenciamento, que faz o hardware funcionar de acordo com o programa predefinido, como a inicialização de cada componente, o gerenciamento de interrupções durante a execução e o gerenciamento da comunicação entre o sistema e a conexão externa; a segunda é o software de processamento de dados, que coleta informações de cada sensor e processa os dados coletados para garantir a saída do resultado da localização do norte.Suas principais tarefas são: 1. Inicialização do sistema: incluindo a seleção da posição inicial do sistema, a verificação do fechamento do feedback do giroscópio, a inicialização da amostragem A/D e assim por diante.2. Controle de transferência do sistema: o software controla o motor para girar de acordo com a posição predeterminada.3. Processamento de dados: amostragem A/D e pré-processamento de dados; cálculo da matriz de atitude e correção de erros; exibição e saída, etc. Essas tarefas estão interligadas no tempo e dependem do gerenciamento de interrupções para sua coordenação.No projeto do localizador de norte, seguimos o princípio básico da modularidade. O programa é dividido em vários módulos, cada um com uma função específica, e a combinação desses módulos forma um todo capaz de executar a função desejada. As vantagens de desenvolver módulos com funções independentes e sem muita interação entre eles são principalmente: primeiro, o desenvolvimento de software com implementação modular é relativamente fácil. Segundo, os módulos independentes são fáceis de testar e manter, podendo ser facilmente modificados, substituídos ou inseridos em novos módulos quando necessário.A Micro-Magic Inc. domina a tecnologia de fabricação de localizadores de norte, com expertise comprovada no software e hardware internos do sistema de navegação. A Micro-Magic Inc. seleciona componentes inerciais de alto desempenho e custo-benefício. Atualmente, possui um novo tipo de localizador de norte, diferente dos tradicionais: o NF2000. Caso tenha interesse, entre em contato com nossa equipe especializada. NF2000Sistema de Navegação Inercial - Buscador de Norte de Alta Precisão em Nevoeiro  

Pontos-chaveProduto: Localizador Giroscópico Norte NF1000Principais características:Componentes: Utiliza um giroscópio e um acelerômetro flexível de quartzo em um sistema strapdown para medição precisa de azimute.Função: Fornece busca e orientação em tempo real do norte, em quaisquer condições climáticas, calculando o azimute e o ângulo de inclinação para aplicações como perfuração direcional.Aplicações: Ideal para operações militares, exploração de petróleo e gás e projetos de engenharia em espaços confinados.Design compacto: Dimensões: Φ31,8 x 85 mm, Peso: 400 g, oferecendo maior portabilidade e adaptabilidade.Desempenho: Recursos avançados como compensação de inclinação e autoalinhamento garantem uma orientação precisa e confiável em ambientes difíceis.Conclusão: O NF1000 proporciona uma busca e orientação rápidas e precisas em direção ao norte, tornando-se uma ferramenta valiosa para perfuração direcional, navegação militar e outras aplicações de engenharia.Em contextos militares e civis, o localizador de norte é amplamente utilizado. Ele permite determinar o norte em condições estáticas, em qualquer clima, em todas as direções, de forma rápida e em tempo real, possibilitando a determinação do azimute do veículo, ou seja, o ângulo entre um eixo de referência do veículo e a direção do norte verdadeiro. Esse ângulo é utilizado como referência de azimute para observação, mira em alvos e reinicialização do sistema de navegação. Também pode ser usado como referência de rumo para operações subterrâneas, como túneis e minas, em aplicações militares, especialmente quando o localizador de norte giroscópico exige uma orientação rápida e precisa em um curto período de tempo.1. Princípios básicos para encontrar o norteO localizador de norte utiliza o giroscópio para calcular o ângulo entre o veículo e a direção do norte verdadeiro. Este sistema utiliza um giroscópio e um acelerômetro flexível de quartzo para formar um sistema inercial. O eixo de sensibilidade do acelerômetro é paralelo ao eixo de sensibilidade do giroscópio. O outro eixo está alinhado horizontalmente, ortogonal ao giroscópio e ao acelerômetro, formando um conjunto inercial em relação à base de instalação em torno do eixo vertical. De acordo com o comando do sistema de controle, a rotação do conjunto em torno do eixo vertical permite determinar duas posições, medindo a aceleração azimutal do conjunto inercial para compensar a componente vertical da velocidade angular de rotação da Terra.2. Tecnologia de perfuração de petróleoA perfuração e o desenvolvimento de petróleo são indústrias de alto investimento, alto risco, alto retorno, tecnologia intensiva e capital intensivo; erros na tomada de decisão ou operacionais podem causar enormes perdas econômicas e sociais.Com o aprimoramento da exploração de petróleo e gás em terra e no mar, os tipos de reservatórios tornaram-se mais complexos e diversificados. A proporção de reservatórios de baixa e ultrabaixa permeabilidade aumentou ano a ano, e a profundidade dos poços evoluiu de rasa e média para profunda e até ultraprofunda. Os tipos de reservatórios de petróleo e gás se expandiram de convencionais para não convencionais. O tipo sedimentar se expandiu de continental para marinho. Os trabalhos de exploração e desenvolvimento entraram na fase de profundidades maiores e maior complexidade, o que impõe novos desafios à exploração de petróleo e gás. Nesse contexto, o uso contínuo da tecnologia de poços verticais não atenderá às necessidades da perfuração moderna, o que levou ao desenvolvimento da tecnologia de perfuração direcional.A perfuração direcional sempre foi considerada “o processo e a ciência de desviar um poço em uma direção específica para perfurar até um alvo subterrâneo predeterminado”. Como demonstrado pelo localizador direcional de norte para perfuração, o ângulo de azimute e o ângulo de inclinação são dois parâmetros-chave para o posicionamento do furo de perfuração. Os principais índices de desempenho do giroscópio e do acelerômetro podem ser testados e calibrados automaticamente usando o software integrado do localizador giroscópico de norte.Durante a perfuração, a plataforma de perfuração chega ao local designado. De acordo com o azimute e o ângulo de inclinação projetados, o operador predetermina aproximadamente a orientação e o ângulo de inclinação da plataforma e, em seguida, posiciona o instrumento de localização do norte em um local horizontal próximo ao local de perfuração para a operação de busca do norte. Após a conclusão da busca do norte, o instrumento é colocado no trilho guia da plataforma para exibir as informações de atitude atual da plataforma (ângulo de inclinação e ângulo de azimute), e então a atitude da plataforma é ajustada até que ela atinja o ângulo projetado.Com base nos problemas encontrados no processo de levantamento de perfuração, lançamos o NF1000, um novo localizador de polo norte com formato inovador, especialmente desenvolvido para mineração de petróleo, perfuração direcional e outras aplicações de engenharia. Ele não só apresenta um design revolucionário, como também teve seu volume e peso significativamente reduzidos. Suas dimensões são de apenas 31,8 mm de diâmetro x 85 mm de altura e pesa apenas 400 g, o que representa um grande avanço em relação aos localizadores de polo norte inerciais tradicionais. Seu lançamento permite que mais engenheiros enfrentem ambientes de monitoramento mais complexos e com espaço limitado.3. ResumoO localizador de norte da Micro-Magic Inc. utiliza um sistema strap-down. Para corrigir a deriva de desvio zero e o erro aleatório do localizador de norte, a Micro-Magic Inc. realizou diversas melhorias técnicas em seu produto. Atualmente, o mais recente localizador de norte, o NF1000, não só realiza a compensação de inclinação e o autoalinhamento, como também pode ser utilizado em sondas, facilitando o monitoramento em espaços reduzidos. Caso tenha interesse neste produto, entre em contato conosco. NF1000Sistema de Navegação Inercial com Buscador Norte Dinâmico de Alto Desempenho em MEMS  

Pontos-chaveProduto: Sistema de Navegação Inercial Puro (INS) baseado em IMUPrincipais características:Componentes: Utiliza acelerômetros e giroscópios MEMS para medição em tempo real de aceleração e velocidade angular.Função: Integra dados iniciais de posição e atitude com medições da IMU para calcular a posição e a atitude em tempo real.Aplicações: Ideal para navegação em ambientes internos, aeroespacial, sistemas autônomos e robótica.Desafios: Aborda erros de sensores, deriva cumulativa e impactos de ambientes dinâmicos com métodos de calibração e filtragem.Conclusão: Oferece posicionamento preciso em ambientes desafiadores, com desempenho robusto quando combinado com sistemas de posicionamento auxiliares como o GPS. A variação da constante instrumental com a temperatura em um giroscópio-teodolito é um fenômeno complexo que envolve a interação de múltiplos componentes e sistemas dentro do instrumento. A constante instrumental refere-se ao valor de referência da medição do giroscópio-teodolito sob condições específicas. Ela é crucial para garantir a precisão e a estabilidade da medição.As variações de temperatura causam a deriva das constantes do instrumento, principalmente porque as diferenças nos coeficientes de expansão térmica dos materiais provocam alterações na estrutura do instrumento, e o desempenho dos componentes eletrônicos se altera com as variações de temperatura. Esse padrão de deriva é frequentemente não linear, pois diferentes materiais e componentes respondem de maneira distinta à temperatura.Para estudar a deriva das constantes instrumentais de um giroscópio teodolito com a temperatura, geralmente são necessárias uma série de experimentos e análises de dados. Isso inclui calibrar e medir o instrumento em diferentes temperaturas, registrar as mudanças nas constantes instrumentais e analisar a relação entre a temperatura e as constantes instrumentais.Por meio da análise de dados experimentais, é possível identificar a tendência de variação das constantes do instrumento com a temperatura e tentar estabelecer um modelo matemático para descrever essa relação. Tais modelos podem ser baseados em regressão linear, ajuste polinomial ou outros métodos estatísticos e são utilizados para prever e compensar a deriva das constantes do instrumento em diferentes temperaturas.Compreender a deriva das constantes instrumentais de um giroscópio teodolito com a temperatura é crucial para melhorar a precisão e a estabilidade das medições. Ao adotar medidas compensatórias adequadas, como controle de temperatura, calibração e processamento de dados, o impacto da temperatura nas constantes instrumentais pode ser reduzido, melhorando assim o desempenho das medições do giroscópio teodolito.É importante observar que as regras específicas de deriva e os métodos de compensação podem variar dependendo dos diferentes modelos de giroscópios e teodolitos e dos cenários de aplicação. Portanto, em aplicações práticas, as medidas correspondentes precisam ser estudadas e implementadas de acordo com as situações específicas.O estudo do padrão de deriva das constantes instrumentais de um giroscópio teodolito em função da temperatura geralmente envolve o monitoramento e a análise do desempenho do instrumento sob diferentes condições de temperatura.O objetivo dessa pesquisa é entender como as mudanças de temperatura afetam as constantes instrumentais de um giroscópio teodolito e, possivelmente, encontrar uma maneira de compensar ou corrigir esse efeito da temperatura.As constantes instrumentais geralmente se referem às propriedades inerentes de um instrumento sob condições específicas, como temperatura padrão. Para um giroscópio teodolito, as constantes instrumentais podem estar relacionadas à sua precisão de medição, estabilidade, etc.Quando a temperatura ambiente muda, as propriedades dos materiais, a estrutura mecânica, etc., dentro do instrumento podem mudar, afetando assim as constantes do instrumento.Para estudar esse padrão de deriva, geralmente são necessários os seguintes passos:Selecione uma gama de diferentes pontos de temperatura para abranger os ambientes operacionais que um teodolito giroscópico pode encontrar.Realize múltiplas medições direcionais em cada ponto de temperatura para obter amostras de dados suficientes.Analise os dados e observe a tendência das constantes do instrumento em função da temperatura.Tente construir um modelo matemático para descrever essa relação, como regressão linear, ajuste polinomial, etc.Utilize este modelo para prever as constantes do instrumento em diferentes temperaturas e, possivelmente, desenvolver métodos para compensar os efeitos da temperatura.Um modelo matemático poderia ter a seguinte aparência:K(T) = a + b × T + c × T^2 + …Dentre eles, K(T) é a constante do instrumento na temperatura T, e a, b, c, etc. são os coeficientes a serem ajustados.Este tipo de pesquisa é de grande importância para melhorar o desempenho do giroscópio teodolito em diferentes condições ambientais.É importante observar que os métodos de pesquisa específicos e os modelos matemáticos podem variar dependendo dos modelos de instrumentos específicos e dos cenários de aplicação.ResumirA variação da constante instrumental com a temperatura em um giroscópio-teodolito é um fenômeno complexo que envolve a interação de múltiplos componentes e sistemas dentro do instrumento. A constante instrumental refere-se ao valor de referência da medição do giroscópio-teodolito sob condições específicas. Ela é crucial para garantir a precisão e a estabilidade da medição.As variações de temperatura causam a deriva das constantes do instrumento, principalmente porque as diferenças nos coeficientes de expansão térmica dos materiais provocam alterações na estrutura do instrumento, e o desempenho dos componentes eletrônicos se altera com as variações de temperatura. Esse padrão de deriva é frequentemente não linear, pois diferentes materiais e componentes respondem de maneira distinta à temperatura.Para estudar a deriva das constantes instrumentais de um giroscópio teodolito com a temperatura, geralmente são necessárias uma série de experimentos e análises de dados. Isso inclui calibrar e medir o instrumento em diferentes temperaturas, registrar as mudanças nas constantes instrumentais e analisar a relação entre a temperatura e as constantes instrumentais.Por meio da análise de dados experimentais, é possível identificar a tendência de variação das constantes do instrumento com a temperatura e tentar estabelecer um modelo matemático para descrever essa relação. Tais modelos podem ser baseados em regressão linear, ajuste polinomial ou outros métodos estatísticos e são utilizados para prever e compensar a deriva das constantes do instrumento em diferentes temperaturas.Compreender a deriva das constantes instrumentais de um giroscópio teodolito com a temperatura é crucial para melhorar a precisão e a estabilidade das medições. Ao adotar medidas compensatórias adequadas, como controle de temperatura, calibração e processamento de dados, o impacto da temperatura nas constantes instrumentais pode ser reduzido, melhorando assim o desempenho das medições do giroscópio teodolito.É importante observar que as regras específicas de deriva e os métodos de compensação podem variar dependendo dos diferentes modelos de giroscópios e teodolitos e dos cenários de aplicação. Portanto, em aplicações práticas, as medidas correspondentes precisam ser estudadas e implementadas de acordo com as situações específicas.O estudo do padrão de deriva das constantes instrumentais de um giroscópio teodolito em função da temperatura geralmente envolve o monitoramento e a análise do desempenho do instrumento sob diferentes condições de temperatura.O objetivo dessa pesquisa é entender como as mudanças de temperatura afetam as constantes instrumentais de um giroscópio teodolito e, possivelmente, encontrar uma maneira de compensar ou corrigir esse efeito da temperatura.As constantes instrumentais geralmente se referem às propriedades inerentes de um instrumento sob condições específicas, como temperatura padrão. Para um giroscópio teodolito, as constantes instrumentais podem estar relacionadas à sua precisão de medição, estabilidade, etc.Quando a temperatura ambiente muda, as propriedades dos materiais, a estrutura mecânica, etc., dentro do instrumento podem mudar, afetando assim as constantes do instrumento.Para estudar esse padrão de deriva, geralmente são necessários os seguintes passos:Selecione uma gama de diferentes pontos de temperatura para abranger os ambientes operacionais que um teodolito giroscópico pode encontrar.Realize múltiplas medições direcionais em cada ponto de temperatura para obter amostras de dados suficientes.Analise os dados e observe a tendência das constantes do instrumento em função da temperatura.Tente construir um modelo matemático para descrever essa relação, como regressão linear, ajuste polinomial, etc.Utilize este modelo para prever as constantes do instrumento em diferentes temperaturas e, possivelmente, desenvolver métodos para compensar os efeitos da temperatura.Um modelo matemático poderia ter a seguinte aparência:K(T) = a + b × T + c × T^2 + …Dentre eles, K(T) é a constante do instrumento na temperatura T, e a, b, c, etc. são os coeficientes a serem ajustados.Este tipo de pesquisa é de grande importância para melhorar o desempenho do giroscópio teodolito em diferentes condições ambientais.É importante observar que os métodos de pesquisa específicos e os modelos matemáticos podem variar dependendo dos modelos de instrumentos específicos e dos cenários de aplicação. MG502Giroscópio MEMS MG502  

Pontos-chaveProduto: Sistema de localização do norte em furos de sondagem com giroscópio MEMSPrincipais características:Componentes: Utiliza giroscópios MEMS para a busca da direção norte, apresentando tamanho compacto, baixo custo e alta resistência a impactos.Função: Utiliza um método aprimorado de duas posições (90° e 270°) e correção de atitude em tempo real para determinação precisa do norte.Aplicações: Otimizado para sistemas de perfuração de fundo de poço em ambientes subterrâneos complexos.Fusão de Dados: Combina dados do giroscópio com correções de declinação magnética local para o cálculo do norte verdadeiro, garantindo uma navegação precisa durante a perfuração.Conclusão: Oferece capacidades de localização do norte precisas, confiáveis ​​e independentes, ideais para furos de sondagem e aplicações similares.O novo giroscópio MEMS é um tipo de giroscópio inercial com estrutura simples, que apresenta as vantagens de baixo custo, tamanho reduzido e resistência a vibrações de choque elevadas. O giroscópio inercial para busca do norte pode realizar a busca independente do norte em qualquer condição climática, sem restrições externas, e pode alcançar operação rápida, eficiente, precisa e contínua. Devido às vantagens do giroscópio MEMS, este é muito adequado para sistemas de busca do norte em poços. Este artigo descreve a pesquisa de fusão segmentada de um sistema de busca do norte em poços com giroscópio MEMS. A seguir, serão apresentados o método aprimorado de busca do norte em duas posições, o esquema de busca do norte por fusão de giroscópio MEMS em poços e a determinação do valor da posição do norte.melhorado o posicionamento em duas posições ao norteO esquema estático de busca do norte em duas posições geralmente seleciona 0° e 180° como as posições inicial e final da busca. Após repetidos experimentos, a velocidade angular de saída do giroscópio é coletada e o ângulo final de busca do norte é obtido pela combinação com a latitude local. O experimento adotou o método de duas posições a cada 10°, coletando 360° da plataforma giratória, totalizando 36 conjuntos de dados. Após calcular a média de cada conjunto de dados, os valores da solução obtidos são mostrados na Figura 1 abaixo.Figura 1. Curva de ajuste da saída do giroscópio de 0 a 360°.Como pode ser observado na Figura 1, a curva de ajuste resultante é uma curva cosseno, porém os dados experimentais e os ângulos ainda são pequenos, resultando em baixa precisão. Experimentos repetidos foram conduzidos, ampliando o ângulo de aquisição para 0 a 660° e utilizando o método de duas posições a cada 10° a partir de 0°. Os resultados obtidos são apresentados na Figura 2. A tendência da imagem segue uma curva cosseno, com diferenças evidentes na distribuição dos dados. Nos pontos mais altos e mais baixos da curva cosseno, a distribuição dos pontos de dados é dispersa e o grau de ajuste à curva é baixo, enquanto que no ponto de maior inclinação da curva, o ajuste dos pontos de dados à curva é mais evidente.Figura 2. Curva de ajuste da saída do giroscópio em duas posições: 0~660°.Combinando a relação entre o azimute e a amplitude da saída do giroscópio na Figura 3, pode-se concluir que o ajuste dos dados é melhor quando a busca do norte em duas posições é adotada em 90° e 270°, indicando que é mais fácil e preciso detectar o ângulo norte na direção leste-oeste. Portanto, 90° e 270°, em vez de 0° e 180°, são usados ​​neste artigo como as posições de aquisição da saída do giroscópio para a busca do norte em duas posições.Figura 3. Relação entre azimute e amplitude de saída do giroscópio.giroscópio MEMS fusão de furo de sondagem localização do norteQuando um giroscópio MEMS é usado em um sistema de localização do norte em furos de sondagem, ele se depara com um ambiente complexo, e haverá variação no ângulo de atitude durante a perfuração, tornando a solução do ângulo do norte muito mais complexa. Nesta seção, com base no aprimoramento do esquema de localização do norte em duas posições apresentado na seção anterior, propõe-se um método para obter o ângulo de atitude controlando a rotação de acordo com as informações dos dados de saída, obtendo-se assim o ângulo entre o norte e o centro. O fluxograma específico é mostrado na Figura 4.O giroscópio MEMS transmite os dados para o computador principal através da interface RS232. Como mostrado na Figura 4, após a obtenção do ângulo norte inicial através da busca pelo norte em duas posições, a próxima etapa de perfuração é realizada durante o processo. Após receber a instrução de busca pelo norte, a perfuração é interrompida. O ângulo de atitude emitido pelo giroscópio MEMS é coletado e transmitido para o computador principal. A rotação do sistema de busca pelo norte magnético do furo é controlada pelas informações do ângulo de atitude, e os ângulos de rolamento e inclinação são ajustados para 0. O ângulo de direção neste momento é o ângulo entre o eixo sensível e a direção do norte magnético.Neste esquema, o ângulo entre o giroscópio MEMS e a direção do norte verdadeiro pode ser obtido em tempo real através da coleta de informações sobre o ângulo de atitude.Figura 4 Fluxograma de localização do norte de fusãoO valor de busca pelo norte é determinadoNo esquema de busca do norte por fusão, a busca do norte aprimorada em duas posições foi realizada no giroscópio MEMS. Após a conclusão da busca do norte, a posição inicial do norte foi obtida, o ângulo de direção θ foi registrado e o estado de atitude inicial foi (0,0,θ), conforme mostrado na Figura 5(a). Quando a broca está perfurando, o ângulo de atitude do giroscópio muda e os ângulos de rolamento e inclinação são regulados pela mesa rotativa, conforme mostrado na Figura 5(b).Como mostrado na Figura 5(b), durante a perfuração, o sistema recebe a informação do ângulo de atitude do instrumento de atitude e precisa determinar os valores do ângulo de rolamento γ' e do ângulo de inclinação β', e rotacioná-los através do sistema de controle de rotação até que girem para 0. Nesse momento, o dado de ângulo de direção de saída é o ângulo entre o eixo sensível e a direção do norte magnético. O ângulo entre o eixo sensível e a direção do norte verdadeiro deve ser obtido de acordo com a relação entre o norte magnético e a direção do norte verdadeiro, e o ângulo do norte verdadeiro deve ser obtido combinando-se o ângulo de declinação magnética local. A solução é a seguinte:θ'=Φ-∆φNa fórmula acima, θ é o ângulo entre a broca e o norte verdadeiro, ∆φ é o ângulo de declinação magnética local e Φ é o ângulo entre a broca e o norte magnético.Figura 5. Mudança do ângulo de atitude inicial e de perfuração.O valor de busca pelo norte é determinadoNeste capítulo, estuda-se o esquema de localização do norte de um sistema de localização subterrânea baseado em giroscópio MEMS. Com base no esquema de localização do norte em duas posições, propõe-se um esquema aprimorado com duas posições iniciais de 90° e 270°. Com o progresso contínuo dos giroscópios MEMS, os giroscópios MEMS com busca do norte podem realizar a localização independente do norte, como o MG2-101, que possui uma faixa de medição dinâmica de 100°/s, opera em temperaturas de -40°C a +85°C, apresenta uma instabilidade de polarização de 0,1°/h e um desvio aleatório da velocidade angular de 0,005°/√h.Espero que você consiga entender o esquema de localização do norte do giroscópio MEMS por meio deste artigo e aguardo com expectativa a oportunidade de discutir questões profissionais com você. MG502Giroscópio MEMS MG502  

Pontos-chaveProduto: Giroscópio de fibra óptica baseado em chip óptico integradoPrincipais características:Componentes: Utiliza um chip óptico integrado que combina funções como luminescência, divisão de feixe, modulação e detecção em uma plataforma de filme fino de niobato de lítio (LNOI).Função: Permite a integração "multifuncional" de funções não sensíveis do caminho óptico, reduzindo o tamanho e os custos de produção, ao mesmo tempo que melhora a modulação de polarização e fase para um desempenho preciso do giroscópio.Aplicações: Adequado para posicionamento, navegação, controle de atitude e medição da inclinação de poços de petróleo.Otimização: Melhorias adicionais na taxa de extinção de polarização, na potência de emissão e na eficiência de acoplamento podem aumentar a estabilidade e a precisão.Conclusão: Este projeto integrado abre caminho para giroscópios de fibra óptica miniaturizados e de baixo custo, atendendo à crescente demanda por soluções de navegação inercial compactas e confiáveis.Com as vantagens de ser totalmente de estado sólido, de alto desempenho e de design flexível, o giroscópio de fibra óptica tornou-se o giroscópio inercial dominante, sendo amplamente utilizado em diversas áreas, como posicionamento e navegação, controle de atitude e medição da inclinação de poços de petróleo. Nesse novo cenário, a nova geração de sistemas de navegação inercial está se desenvolvendo em direção à miniaturização e à redução de custos, o que impõe exigências cada vez maiores ao desempenho abrangente do giroscópio, como volume, precisão e custo. Nos últimos anos, os giroscópios de ressonador hemisférico e os giroscópios MEMS têm se desenvolvido rapidamente, com a vantagem do tamanho reduzido, o que impacta o mercado de giroscópios de fibra óptica. O principal desafio da redução do volume dos giroscópios ópticos tradicionais é a redução do volume do caminho óptico. No esquema tradicional, o caminho óptico do giroscópio de fibra óptica é composto por diversos dispositivos ópticos discretos, cada um implementado com base em princípios e processos diferentes e com encapsulamento e cabo independentes. Consequentemente, o volume do dispositivo, segundo o estado da técnica anterior, está próximo do limite de redução, sendo difícil suportar uma redução adicional do volume do giroscópio de fibra óptica. Portanto, é urgente explorar novas soluções técnicas para realizar a integração eficaz das diferentes funções do caminho óptico, reduzir significativamente o volume do caminho óptico do giroscópio, melhorar a compatibilidade do processo e reduzir o custo de produção do dispositivo.Com o desenvolvimento da tecnologia de circuitos integrados semicondutores, a tecnologia óptica integrada alcançou avanços significativos, reduzindo continuamente as dimensões dos componentes e atingindo os níveis micro e nano. Isso impulsionou consideravelmente o desenvolvimento tecnológico de chips ópticos integrados, que já são aplicados em comunicação óptica, computação óptica, sensoriamento óptico e outras áreas. A tecnologia óptica integrada oferece uma solução técnica inovadora e promissora para a miniaturização e redução de custos de caminhos ópticos giroscópicos em fibras ópticas.1. Projeto de esquema de chip óptico integrado1.1 Projeto GeralA fonte de luz tradicional de roteamento óptico (SLD ou ASE), o acoplador de fibra cônica (doravante denominado "acoplador"), o modulador de fase de guia de onda em Y (doravante denominado "modulador de guia de onda em Y"), o detector e o anel sensível (anel de fibra) são componentes essenciais. Dentre eles, o anel sensível é a unidade central para a medição da taxa de ângulo de sensibilidade, e seu tamanho afeta diretamente a precisão do giroscópio.Propomos um chip integrado híbrido, composto por um componente de fonte de luz, um componente multifuncional e um componente de detecção, integrados por meio de integração híbrida. O componente de fonte de luz é independente e composto por um chip SLD, um componente de colimação e isolamento, e componentes periféricos como dissipador de calor e resfriador de semicondutores. O módulo de detecção consiste em um chip de detecção e um chip amplificador de transresistência. O módulo multifuncional é o corpo principal do chip integrado híbrido, implementado com base em um chip de filme fino de niobato de lítio (LNOI), e inclui principalmente guia de onda óptico, conversão de modo-ponto, polarizador, divisor de feixe, atenuador de modo, modulador e outras estruturas integradas. O feixe emitido pelo chip SLD é transmitido para o guia de onda LNOI após isolamento e colimação.O polarizador deflete a luz incidente, e o atenuador de modo atenua o modo não funcional. Após o divisor de feixe dividir o feixe e o modulador modular a fase, o sinal de saída entra no anel sensível e no circuito de sensibilidade angular. A intensidade da luz é capturada pelo chip detector, e o sinal fotoelétrico gerado flui através do chip amplificador de transresistência até o circuito de demodulação.O chip óptico híbrido integrado possui funções de luminescência, divisão de feixe, combinação de feixes, deflexão, modulação, detecção, etc. Ele realiza a integração "multi-em-um" de funções não sensíveis do caminho óptico do giroscópio. Os giroscópios de fibra óptica dependem da taxa de variação angular sensível do feixe coerente com alto grau de polarização, e o desempenho da polarização afeta diretamente a precisão dos giroscópios. O modulador de guia de onda Y tradicional é um dispositivo integrado que possui funções de deflexão, divisão de feixe, combinação de feixes e modulação. Graças a métodos de modificação de materiais, como troca de prótons ou difusão de titânio, os moduladores de guia de onda Y possuem uma capacidade de deflexão extremamente alta. No entanto, materiais de filme fino exigem que se levem em consideração os requisitos de tamanho, integração e capacidade de deflexão, que não podem ser atendidos por métodos de modificação de materiais. Por outro lado, o campo modal de um guia de onda óptico de filme fino é muito menor do que o de um guia de onda óptico de material maciço, resultando em alterações na distribuição do campo eletrostático e nos parâmetros do índice de refração eletromagnético, o que exige a reformulação da estrutura dos eletrodos. Portanto, o polarizador e o modulador são os principais pontos de projeto do chip "tudo-em-um".1.2 Projeto EspecíficoAs características de polarização são obtidas por meio de polarização estrutural, e um polarizador integrado é projetado, o qual consiste em um guia de onda curvo e um guia de onda reto.Concordo. O guia de ondas curvo pode limitar a diferença entre o modo de transmissão e o modo sem transmissão, e alcançar o efeito de polarização de modo. A perda de transmissão do modo de transmissão é reduzida definindo-se o deslocamento.As características de transmissão de um guia de ondas óptico é afetada principalmente por perdas por espalhamento, vazamento de modo, perdas por radiação e perdas por incompatibilidade de modos. Teoricamente, as perdas por espalhamento e o vazamento de modo em guias de ondas com curvaturas pequenas são reduzidos, sendo limitados principalmente pelo processo tardio. No entanto, as perdas por radiação em guias de ondas curvas são inerentes e têm efeitos diferentes em diferentes modos. As características de transmissão do guia de ondas curvo são afetadas principalmente pelas perdas por incompatibilidade de modos, e há sobreposição de modos na junção entre o guia de ondas reto e o guia de ondas curvo, resultando em um aumento acentuado no espalhamento de modos. Quando a onda de luz é transmitida para o guia de ondas polarizado, devido à curvatura, o índice de refração efetivo do modo de onda é diferente nas direções vertical e paralela, e a restrição do modo também é diferente, o que resulta em diferentes efeitos de atenuação para os modos TE e TM.Portanto, é necessário projetar os parâmetros da guia de onda curva para alcançar o desempenho de deflexão desejado. Dentre eles, o raio de curvatura é o parâmetro chave da guia de onda curva. A perda de transmissão sob diferentes raios de curvatura e a comparação da perda entre diferentes modos são calculadas pelo solucionador de autovalores FDTD. Os resultados calculados mostram que a perda da guia de onda diminui com o aumento do raio para pequenos raios de curvatura. Com base nisso, a relação entre a propriedade de polarização (razão entre o modo TE e o modo TM) e o raio de curvatura é calculada, e a propriedade de polarização é inversamente proporcional ao raio de curvatura. A determinação do raio de curvatura do polarizador integrado deve considerar o cálculo teórico, os resultados da simulação, a capacidade tecnológica e a demanda real.O método das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) é utilizado para simular o campo de luz transmitida do polarizador integrado. O modo TE pode atravessar a estrutura do guia de ondas com baixa perda, enquanto o modo TM pode produzir atenuação significativa, resultando em luz polarizada com alta taxa de extinção. Ao aumentar o número de guias de ondas em cascata, a taxa de extinção da polarização pode ser ainda mais aprimorada, atingindo um desempenho superior a -35 dB na escala micrométrica. Além disso, a estrutura do guia de ondas integrado é simples, facilitando a fabricação de baixo custo do dispositivo.2. Verificação do desempenho do chip óptico integradoO chip principal LNOI do chip óptico integrado é uma amostra não fatiada gravada com múltiplas estruturas de chip, e o tamanho de um único chip principal LNOI é de 11 mm × 3 mm. O teste de desempenho do chip óptico integrado inclui principalmente a medição da relação espectral, da taxa de extinção de polarização e da tensão de meia onda.Com base no chip óptico integrado, foi construído um protótipo de giroscópio e realizado o teste de desempenho do chip óptico integrado. Desempenho estático de polarização zero de um protótipo de giroscópio baseado em chip óptico integrado em uma base sem isolamento de vibração à temperatura ambiente.O giroscópio integrado ao chip óptico apresenta uma deriva prolongada no segmento de inicialização, causada principalmente pela característica de inicialização da fonte de luz e pela grande perda no enlace óptico. No teste de 90 minutos, a estabilidade de polarização zero do giroscópio foi de 0,17°/h (10 s). Comparado com giroscópios baseados em dispositivos discretos tradicionais, o índice de estabilidade de polarização zero deteriora em uma ordem de magnitude, indicando que o chip óptico integrado precisa ser otimizado. As principais direções de otimização são: melhorar a taxa de extinção de polarização do chip, melhorar a potência luminosa do chip emissor de luz, melhorar a eficiência de acoplamento final do chip e reduzir a perda total do chip integrado.3 ResumoPropomos um chip óptico integrado baseado em LNOI (nanoestrutura de fibra óptica), capaz de integrar funções não sensíveis como luminescência, divisão e combinação de feixes, deflexão, modulação e detecção. A estabilidade de polarização zero do protótipo de giroscópio baseado no chip óptico integrado é de 0,17°/h. Comparado aos dispositivos discretos tradicionais, o desempenho do chip ainda apresenta algumas limitações, necessitando de otimização e aprimoramento. Exploramos preliminarmente a viabilidade da integração completa das funções do caminho óptico, exceto o anel, o que pode maximizar o valor de aplicação do chip óptico integrado em giroscópios e atender às necessidades de miniaturização e baixo custo dos giroscópios de fibra óptica.GF50Giroscópio de fibra óptica de padrão militar de precisão média e eixo único GF60Giroscópio de fibra óptica de eixo único, giroscópio de fibra óptica de baixa potência, taxa angular IMU para navegação. 

Pontos-chaveProduto: Sistema de Navegação Inercial Puro (INS) baseado em IMUPrincipais características:Componentes: Utiliza acelerômetros e giroscópios MEMS para medição em tempo real de aceleração e velocidade angular.Função: Integra dados iniciais de posição e atitude com medições da IMU para calcular a posição e a atitude em tempo real.Aplicações: Ideal para navegação em ambientes internos, aeroespacial, sistemas autônomos e robótica.Desafios: Aborda erros de sensores, deriva cumulativa e impactos de ambientes dinâmicos com métodos de calibração e filtragem.Conclusão: Oferece posicionamento preciso em ambientes desafiadores, com desempenho robusto quando combinado com sistemas de posicionamento auxiliares como o GPS. O cálculo de posição baseado em dados inerciais puros (IMU) é uma tecnologia de posicionamento comum. Ele calcula a posição do objeto alvo em tempo real utilizando as informações de aceleração e velocidade angular obtidas pela Unidade de Medição Inercial (IMU), combinadas com as informações de posição inicial e atitude. Este artigo apresentará os princípios, cenários de aplicação e alguns desafios técnicos relacionados ao cálculo de posição baseado em dados de navegação inercial puros.1. Princípio do cálculo de posição baseado em dados de navegação puramente inercialO cálculo da posição por meio de dados de navegação inercial pura é um método de posicionamento baseado no princípio da medição inercial. A IMU (Unidade de Medição Inercial) é um sensor que integra um acelerômetro e um giroscópio. Ao medir a aceleração e a velocidade angular do objeto alvo em três direções, é possível obter informações sobre sua posição e atitude.No cálculo da posição por meio de navegação inercial pura, é necessário primeiro obter as informações iniciais de posição e atitude do objeto alvo. Isso pode ser feito com a introdução de outros sensores (como GPS, bússola, etc.) ou por meio de calibração manual. As informações iniciais de posição e atitude desempenham um papel importante no processo de solução. Elas fornecem um ponto de partida para que os dados de aceleração e velocidade angular medidos pela IMU possam ser convertidos nas mudanças reais de deslocamento e atitude do objeto alvo.Em seguida, com base nos dados de aceleração e velocidade angular medidos pela IMU, combinados com as informações iniciais de posição e atitude, algoritmos de integração numérica ou filtragem podem ser usados ​​para calcular a posição do objeto alvo em tempo real. O método de integração numérica obtém a velocidade e o deslocamento do objeto alvo por meio da discretização e integração dos dados de aceleração e velocidade angular. O algoritmo de filtragem utiliza métodos como a filtragem de Kalman ou a filtragem de Kalman estendida para filtrar os dados medidos pela IMU e obter a estimativa da posição e atitude do objeto alvo.2. Cenários de aplicação do cálculo da posição de dados de navegação puramente inercialO cálculo de posição baseado em dados de navegação inercial pura é amplamente utilizado em diversas áreas. Dentre elas, a navegação em ambientes internos é um dos cenários de aplicação típicos para o cálculo de posição com dados de navegação inercial pura. Em ambientes internos, os sinais de GPS geralmente não alcançam, e o cálculo de posição com dados de navegação inercial pura pode utilizar os dados medidos pela IMU (Unidade de Medição Inercial) para obter o posicionamento preciso de objetos-alvo em ambientes internos. Isso é de grande importância em áreas como direção autônoma e robôs de navegação em ambientes internos.O cálculo da posição por meio de dados de navegação inercial pura também pode ser utilizado na área aeroespacial. Em aeronaves, como o sinal de GPS pode sofrer interferências em grandes altitudes ou longe do solo, o cálculo da posição por meio de dados de navegação inercial pura pode ser usado como um método de posicionamento alternativo. Ele permite calcular a posição e a atitude da aeronave em tempo real, utilizando os dados medidos pela IMU (Unidade de Medição Inercial), e fornecer essas informações ao sistema de controle de voo para estabilização de atitude e planejamento de trajetória de voo.3. Desafios do cálculo de posição usando dados de navegação puramente inercialO cálculo de posição baseado em dados de navegação inercial pura ainda enfrenta alguns desafios em aplicações práticas. Em primeiro lugar, o próprio sensor IMU apresenta erros e ruídos, o que afeta a precisão do posicionamento. Para melhorar a precisão da solução, o sensor IMU precisa ser calibrado e ter seus erros compensados, além de ser necessário utilizar um algoritmo de filtragem adequado para reduzir o erro.O cálculo de posição baseado em dados de navegação puramente inercial é propenso a erros cumulativos durante movimentos de longa duração. Devido às características da operação de integração, mesmo que a precisão de medição do sensor IMU seja alta, a integração prolongada levará ao acúmulo de erros de posicionamento. Para solucionar esse problema, outros meios de posicionamento (como GPS, sensores visuais, etc.) podem ser introduzidos para posicionamento auxiliar, ou um método de navegação inercial acoplado de forma mais eficiente pode ser utilizado.O cálculo da posição baseado em dados de navegação puramente inercial também precisa considerar o impacto do ambiente dinâmico. Em um ambiente dinâmico, o objeto alvo pode ser afetado por forças externas, causando desvios nos dados medidos pela IMU (Unidade de Medição Inercial). Para melhorar a robustez da solução, os efeitos de ambientes dinâmicos podem ser compensados ​​por meio de métodos como estimativa de movimento e calibração dinâmica.ResumirO cálculo de posição por dados inerciais puros é um método de posicionamento baseado em medições de IMU (Unidade de Medição Inercial). Ao adquirir dados de aceleração e velocidade angular, combinados com informações de posição e atitude iniciais, a posição e a atitude do objeto alvo são calculadas em tempo real. Possui ampla aplicação em navegação interna, aeroespacial e outras áreas. No entanto, o cálculo de posição por dados de navegação inercial pura também enfrenta desafios como erro de calibração, erro cumulativo e ambiente dinâmico. Para melhorar a precisão e a robustez da solução, é necessário adotar métodos de calibração adequados, algoritmos de filtragem e métodos de posicionamento auxiliares. A IMU MEMS desenvolvida pela Micro-Magic Inc. possui alta precisão, como os modelos UF300A e UF300B, que apresentam precisão superior e são produtos de nível de navegação. Se desejar saber mais sobre IMU, entre em contato com nossos técnicos especializados o mais breve possível. UF300Unidade de Medição Inercial Miniaturizada de Alta Precisão Unidade de Medição Inercial de Fibra Óptica -

Pontos-chaveProduto: Sistema de detecção de deformação baseado em giroscópio de fibra ópticaPrincipais características:Componentes: Incorpora giroscópios de fibra óptica de alta precisão para medição da velocidade angular e cálculo da trajetória.Função: Combina dados giroscópicos com medições de distância para detectar deformações estruturais com alta precisão.Aplicações: Adequado para engenharia civil, monitoramento da integridade estrutural e análise de deformações em pontes, edifícios e outras infraestruturas.Desempenho: Obtém uma precisão de detecção de deformação melhor que 10 μm a uma velocidade de operação de 2 m/s usando giroscópios de média precisão.Vantagens: Design compacto, leve, baixo consumo de energia e operação intuitiva para facilitar a instalação.Conclusão:Este sistema proporciona medições de deformação precisas e confiáveis, oferecendo soluções valiosas para necessidades de engenharia e análise estrutural.1. Método de detecção de deformação de estruturas de engenharia baseado em giroscópio de fibra ópticaO princípio do método de detecção de deformação de estruturas de engenharia baseado em giroscópio de fibra óptica consiste em fixar o giroscópio de fibra óptica ao dispositivo de detecção, medir a velocidade angular do sistema de detecção enquanto este se desloca sobre a superfície da estrutura em questão, medir a distância de operação do dispositivo de detecção e calcular a trajetória de operação do dispositivo para realizar a detecção da deformação da estrutura. Este método é denominado método da trajetória neste artigo. Ele pode ser descrito como uma “navegação plana bidimensional”, ou seja, a posição do dispositivo é determinada na vertical da superfície da estrutura em questão, e a trajetória do dispositivo ao longo da superfície da estrutura em questão é finalmente obtida.De acordo com o princípio do método de trajetória, suas principais fontes de erro incluem erro de referência, erro de medição de distância e erro de medição de ângulo. O erro de referência refere-se ao erro de medição do ângulo de inclinação inicial θ0, o erro de medição de distância refere-se ao erro de medição de ΔLi e o erro de medição de ângulo refere-se ao erro de medição de Δθi, sendo este último causado principalmente pelo erro de medição da velocidade angular do giroscópio de fibra óptica. Este artigo não considera a influência do erro de referência e do erro de medição de distância no erro de detecção de deformação, analisando apenas o erro de detecção de deformação causado pelo erro do giroscópio de fibra óptica.2. Análise da precisão da detecção de deformações com base em giroscópio de fibra óptica2.1 Modelagem de erros do giroscópio de fibra óptica em aplicações de detecção de deformaçãoO giroscópio de fibra óptica é um sensor para medir a velocidade angular baseado no efeito Sagnac. Após a luz emitida pela fonte luminosa passar pelo guia de ondas em Y, dois feixes de luz que giram em direções opostas são formados no anel de fibra. Quando o portador gira em relação ao espaço inercial, há uma diferença de percurso óptico entre os dois feixes de luz, e o sinal de interferência óptica relacionado à velocidade angular de rotação pode ser detectado na extremidade do detector, permitindo medir a velocidade diagonal.A expressão matemática do sinal de saída do giroscópio de fibra óptica é: F = Kω + B0 + V, onde F é a saída do giroscópio, K é o fator de escala e ω é a rotação do giroscópio.A entrada de velocidade angular no eixo sensível, B0 é o viés zero giroscópico, υ é o termo de erro integrado, incluindo ruído branco e componentes de variação lenta causados ​​por vários ruídos com longo tempo de correlação; υ também pode ser considerado como o erro de viés zero.As fontes de erro de medição do giroscópio de fibra óptica incluem o erro de fator de escala e o erro de desvio zero. Atualmente, o erro de fator de escala do giroscópio de fibra óptica aplicado em engenharia é de 10⁻⁵ a 10⁻⁶. Na aplicação de detecção de deformação, a entrada de velocidade angular é pequena e o erro de medição causado pelo erro de fator de escala é muito menor do que o causado pelo erro de desvio zero, podendo ser ignorado. A componente CC do erro de polarização zero é caracterizada pela repetibilidade de polarização zero (Br), que é o desvio padrão do valor de polarização zero em múltiplos testes. A componente CA é caracterizada pela estabilidade de polarização zero (Bs), que é o desvio padrão do valor de saída do giroscópio em relação à sua média em um teste, e seu valor está relacionado ao tempo de amostragem do giroscópio.2.2 Cálculo do erro de deformação com base no giroscópio de fibra ópticaTomando como exemplo o modelo de viga apoiada simples, calcula-se o erro de detecção de deformação e estabelece-se o modelo teórico de deformação estrutural. Com base nisso, define-se o parâmetro de detecção.Com base na velocidade de operação e no tempo de amostragem do sistema, é possível obter a velocidade angular teórica do giroscópio de fibra óptica. Em seguida, o erro de medição da velocidade angular do giroscópio de fibra óptica pode ser simulado de acordo com o modelo de erro de desvio zero do giroscópio de fibra óptica estabelecido anteriormente.2.3 Exemplo de cálculo de simulaçãoA configuração de simulação da velocidade de deslocamento e do tempo de amostragem adota um modo de variação de intervalo, ou seja, o ΔLi percorrido em cada tempo de amostragem é fixo, e o tempo de amostragem do mesmo segmento de linha é alterado pela variação da velocidade de deslocamento. Por exemplo, quando o ΔLi é 1 mm, digamos que a velocidade de deslocamento seja 2 m/s, o tempo de amostragem é 0,5 ms. Se a velocidade de operação for 0,1 m/s, o tempo de amostragem é 10 ms.3. Relação entre o desempenho do giroscópio de fibra óptica e o erro de medição de deformaçãoPrimeiramente, analisa-se o efeito do erro de repetibilidade do viés zero. Quando não há erro de estabilidade do viés zero, o erro de medição da velocidade angular causado pelo erro de viés zero é fixo; por exemplo, quanto maior a velocidade de movimento, menor o tempo total de medição, menor o impacto do erro de viés zero e menor o erro de medição da deformação. Quando a velocidade de operação é alta, o erro de estabilidade do viés zero é o principal fator causador do erro de medição do sistema. Quando a velocidade de operação é baixa, o erro de repetibilidade do viés zero torna-se a principal fonte do erro de medição do sistema.Utilizando um índice giroscópico de fibra óptica de média precisão típico, ou seja, estabilidade de polarização zero de 0,5 °/h com tempo de amostragem de 1 s e repetibilidade zero de 0,05 °/h, comparou-se os erros de medição do sistema nas velocidades de operação de 2 m/s, 1 m/s, 0,2 m/s, 0,1 m/s, 0,02 m/s, 0,01 m/s, 0,002 m/s e 0,001 m/s. A 2 m/s, o erro de medição foi de 8,514 μm (RMS); a 0,2 m/s, o erro foi de 34,089 μm (RMS); e a 0,002 m/s, o erro foi de 2246,222 μm (RMS). Como se pode observar nos resultados da comparação, quanto maior a velocidade de operação, menor o erro de medição. Considerando a facilidade de operação em engenharia, a velocidade de deslocamento de 2 m/s pode alcançar uma precisão de medição melhor que 10 μm.4 ResumoCom base na análise de simulação da medição da deformação de estruturas de engenharia utilizando giroscópios de fibra óptica, foi estabelecido o modelo de erro do giroscópio e obtida a relação entre o erro de medição da deformação e o desempenho do giroscópio, utilizando como exemplo o modelo de viga apoiada simples. Os resultados da simulação mostram que quanto mais rápido o sistema opera, ou seja, quanto menor o tempo de amostragem do giroscópio de fibra óptica, maior a precisão da medição da deformação, mantendo-se constante o número de amostras e garantindo a precisão da detecção de distância. Com um índice típico de giroscópio de fibra óptica de média precisão e uma velocidade de operação de 2 m/s, foi possível alcançar uma precisão de medição de deformação melhor que 10 μm.O giroscópio de fibra óptica GF-50 da Micro-Magic Inc. possui um diâmetro de φ50*36,5 mm e uma precisão de 0,1º/h. O GF-60, com precisão de 0,05º/h, pertence à categoria de giroscópios de fibra óptica de alta precisão. Nossa empresa produz giroscópios com tamanho reduzido, peso leve, baixo consumo de energia, inicialização rápida, operação simples e facilidade de uso, sendo amplamente utilizados em sistemas de navegação inercial (INS), unidades de medição inercial (IMU), sistemas de posicionamento, sistemas de localização do norte, estabilidade de plataformas e outras áreas. Se você estiver interessado em nossos giroscópios de fibra óptica, entre em contato conosco.GF50Giroscópio de fibra óptica de padrão militar de precisão média e eixo único GF60Giroscópio de fibra óptica de eixo único, giroscópio de fibra óptica de baixa potência, taxa angular IMU para navegação. 

Pontos-chaveProduto: IMU para Inspeção de DutosPrincipais características:Componentes: Equipado com giroscópios e acelerômetros MEMS para medir velocidade e aceleração angulares.Função: Monitora as condições da tubulação, detectando curvas, variações de diâmetro e limpeza por meio de medições precisas de movimento e orientação.Aplicações: Utilizado na inspeção de dutos, incluindo identificação de deformações, medição de diâmetro e processos de limpeza.Processamento de dados: Coleta e processa dados para uma avaliação precisa da integridade, curvatura e tensão dos dutos.Conclusão: Oferece informações essenciais para a manutenção de dutos, melhorando a eficiência e a confiabilidade nas operações de inspeção e manutenção.1. Princípio de medição da IMUA IMU (Unidade de Medição Inercial) é um dispositivo capaz de medir a velocidade angular e a aceleração de um objeto no espaço tridimensional. Seus componentes principais geralmente incluem um giroscópio de três eixos e um acelerômetro de três eixos. Os giroscópios medem a velocidade angular do objeto em torno de três eixos ortogonais, enquanto os acelerômetros medem a aceleração do objeto ao longo desses três eixos. Integrando essas medições, é possível obter informações sobre a velocidade, o deslocamento e a orientação do objeto.2. Identificação da deformação por flexão de tubosNa inspeção de dutos, a IMU (Unidade de Medição Inercial) pode ser usada para identificar a deformação por flexão do duto. Quando uma IMU é instalada em um pig (dispositivo móvel de inspeção) ou outro equipamento móvel e se desloca dentro do duto, ela consegue detectar mudanças na aceleração e na velocidade angular causadas pela flexão do duto. Ao analisar esses dados, é possível identificar o grau e a localização das curvaturas do duto.3. Processo de medição do diâmetro e limpeza de tubosO processo de medição e limpeza do diâmetro é uma parte importante da manutenção de dutos. Nesse processo, um dispositivo de inspeção (pig) equipado com uma IMU (Unidade de Medição Inercial) é utilizado para percorrer o duto, medir seu diâmetro interno e registrar sua forma e dimensões. Esses dados podem ser usados ​​para avaliar a condição dos dutos e prever possíveis necessidades de manutenção.4. Processo de limpeza com escova de açoO processo de limpeza com escova de aço é utilizado para remover sujeira e sedimentos das paredes internas de dutos. Nesse processo, um dispositivo com escova de aço e uma IMU (Unidade de Medição Inercial) se move ao longo do duto, limpando a parede interna por meio de escovação e abrasão. A IMU registra as informações geométricas e o nível de limpeza do duto durante o processo.5. Processo de detecção da IMUO processo de inspeção com IMU é uma etapa fundamental para a utilização dessa tecnologia na coleta e medição de dados durante a manutenção de dutos. A IMU é instalada em um pig ou equipamento similar e se move dentro do duto, registrando aceleração, velocidade angular e outros parâmetros. Esses dados podem ser usados ​​para analisar a condição do duto, identificar problemas potenciais e fornecer uma base para a manutenção e gestão subsequentes.6. Aquisição e pós-processamento de dadosApós a conclusão do processo de detecção da IMU, os dados coletados precisam ser armazenados e pós-processados. A aquisição de dados envolve a transferência dos dados brutos do dispositivo IMU para um computador ou outro dispositivo de processamento de dados. O pós-processamento envolve a limpeza, calibração, análise e visualização dos dados. Através do pós-processamento, informações úteis podem ser extraídas dos dados originais, como a forma, o tamanho, o grau de curvatura, etc., do tubo.7. Medição de velocidade e atitudeA IMU (Unidade de Medição Inercial) pode calcular a velocidade e a inclinação de um objeto medindo a aceleração e a velocidade angular. Na inspeção de dutos, a medição da velocidade e da inclinação é crucial para avaliar a integridade do duto e identificar possíveis problemas. Monitorando as mudanças de velocidade e inclinação do pig (dispositivo de inspeção) dentro do duto, é possível inferir a forma, o grau de curvatura e os possíveis obstáculos presentes.8. Avaliação da curvatura e deformação da tubulaçãoUtilizando os dados medidos pela IMU (Unidade de Medição Inercial), é possível avaliar a curvatura e a deformação da tubulação. Analisando os dados de aceleração e velocidade angular, calcula-se o raio de curvatura e o ângulo de flexão do tubo em diferentes pontos. Além disso, considerando as propriedades do material e as condições de carregamento da tubulação, também é possível avaliar o nível de deformação e a distribuição de tensão na curva. Essas informações são importantes para prever a vida útil das tubulações, avaliar a segurança e desenvolver planos de manutenção.ResumirEm resumo, a IMU desempenha um papel importante na inspeção de dutos. Ao medir parâmetros como aceleração e velocidade angular, é possível realizar uma avaliação abrangente e a manutenção da integridade dos dutos. Com o avanço contínuo da tecnologia e a expansão dos campos de aplicação, o uso da IMU na inspeção de dutos se tornará cada vez mais amplo. A IMU MEMS desenvolvida pela Micro-Magic Inc. possui alta precisão, como os modelos U5000 e U7000, que são ainda mais precisos e adequados para navegação. Para saber mais sobre IMU, entre em contato com nossos técnicos especializados o mais breve possível.U7000Sistema Strapdown de 6 graus de liberdade totalmente calibrado com compensação de temperatura de nível industrial e algoritmo de filtro de Kalman. U5000Giroscópio IMU RS232/485 para plataforma de estabilização de antena de radar/infravermelho 

Pontos-chaveProduto: Sistema de Navegação Inercial (INS) e Sistema de Posicionamento Global (GPS)Principais características:Componentes: O INS utiliza acelerômetros e giroscópios; o GPS depende de sinais de satélite.Função: O INS proporciona navegação autônoma sem sinais externos; o GPS oferece geolocalização precisa com cobertura global.Aplicações: O INS é ideal para uso subaquático, subterrâneo e espacial; o GPS é utilizado em navegação pessoal, aplicações militares e rastreamento.Integração: A combinação de INS e GPS aumenta a precisão e a confiabilidade em ambientes complexos.Conclusão: A escolha entre INS e GPS depende de necessidades específicas, sendo que muitas aplicações se beneficiam da integração de ambos para soluções de navegação otimizadas.Para veículos complexos como aviões, veículos autônomos, navios, espaçonaves, submarinos e drones, um sistema preciso para manter e controlar movimentos perfeitos é essencial. Dois dos sistemas de navegação mais importantes em uso atualmente são o Sistema de Navegação Inercial (INS) e o Sistema de Posicionamento Global (GPS). Ambos possuem vantagens e aplicações específicas, mas a escolha do sistema mais adequado às suas necessidades depende de diversos fatores. Este artigo explorará as diferenças, os pontos fortes e os casos de uso ideais para cada sistema, auxiliando você a tomar uma decisão informada.Entendendo INS e GPSSistema de Navegação Inercial (INS):O localizador norte MEMS pode fornecer informações de direção para o corpo em movimento de forma totalmente autônoma, funcionando sem depender de satélites, não sendo afetado pelo clima e não exigindo operações complexas. Ele não apenas fornece a interface de saída de dados para o computador, mas também oferece uma boa interface homem-máquina.O localizador de norte MEMS é composto principalmente pelo módulo de medição inercial (IMU) e pela parte de circuito impresso, e o diagrama de blocos do hardware é mostrado na Figura 1. A unidade de medição inercial (IMU) é composta por um giroscópio e um mecanismo rotativo. A parte do circuito impresso é composta principalmente por quatro placas de circuito impresso, incluindo: placa de alimentação, placa de controle, placa do amplificador de potência e placa de base. A Tabela 1 mostra os componentes do sistema de busca do norte.Sistema de Posicionamento Global (GPS):O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema de navegação por satélite que fornece informações de geolocalização e horário a um receptor GPS em qualquer lugar na Terra ou próximo a ela, desde que haja uma linha de visão desobstruída para quatro ou mais satélites GPS. O GPS é altamente preciso e fornece informações de posicionamento contínuas, tornando-o ideal para uma ampla gama de aplicações, desde navegação pessoal até operações militares. No entanto, os sinais de GPS podem ser obstruídos por edifícios, árvores ou condições atmosféricas, levando a possíveis imprecisões.A tecnologia GPS é usada principalmente para dados de localização, mapeamento, rastreamento de objetos em movimento, navegação e estimativas e medições de tempo. No entanto, essas informações dependem de conexões com satélites e, se o dispositivo GPS não conseguir se conectar a pelo menos quatro satélites, os dados fornecidos serão insuficientes para o pleno funcionamento. Pontos fortes e pontos fracosPontos fortes do INS:Independência: Não depende de sinais externos, o que a torna útil em ambientes sem GPS.Resposta instantânea: Fornece atualizações imediatas sobre a posição e a velocidade.Robustez: Menos suscetível a interferências ou bloqueios de sinal.Pontos fracos do INS:Desvio: Erros acumulados podem levar a imprecisões ao longo do tempo.Complexidade: Geralmente mais complexos e caros do que os sistemas GPS.Figura 2. Prós e contras de INS e GNSSVantagens do GPS:Precisão: Fornece informações de localização precisas, geralmente com uma margem de erro de poucos metros.Cobertura: Cobertura global com atualizações contínuas.Facilidade de uso: Amplamente disponível e relativamente barato.Vantagens do GPS:Dependência de sinal: Requer uma linha de visão desobstruída para os satélites, que pode ser bloqueada.Vulnerabilidade: Suscetível a bloqueios, falsificações e interferências.Combinando INS e GPSEm muitas aplicações, o INS e o GPS são usados ​​em conjunto para aproveitar suas vantagens complementares. Ao integrar os dados do GPS com o INS, o sistema pode corrigir a deriva do INS e fornecer uma navegação mais confiável e precisa. Essa combinação é particularmente valiosa na aviação, onde a navegação contínua e precisa é fundamental, e em veículos autônomos, onde o posicionamento robusto e preciso é essencial para a operação segura.Com o rápido desenvolvimento dos sistemas microeletromecânicos (MEMS), sistemas de navegação integrados com auxílio de GPS menores e mais portáteis foram desenvolvidos, como os três modelos da Micro-Magic Inc. com diferentes níveis de precisão. Entre eles, o sistema I6600 de ultra-alta precisão para levantamentos topográficos e aplicações táticas é equipado com uma poderosa IMU, capaz de fornecer informações de posição, velocidade e atitude com alta precisão.ConclusãoA escolha entre INS e GPS depende das suas necessidades específicas e do ambiente em que irá operar. Se necessita de um sistema independente de sinais externos e capaz de funcionar em ambientes desafiadores, o INS pode ser a melhor opção. No entanto, se precisa de informações de posicionamento contínuas e de alta precisão com cobertura global, o GPS provavelmente será a melhor escolha. Para muitas aplicações, a combinação de ambos os sistemas pode proporcionar a solução ideal, garantindo confiabilidade e precisão na navegação.Ao entender os pontos fortes e as limitações de cada sistema, você poderá tomar uma decisão informada e selecionar o sistema de navegação que melhor atenda às suas necessidades. I6700Sistema de Navegação Inercial Auxiliado por GNSS MEMS  

Pontos-chaveProduto: Sistema de Navegação Inercial (INS) MEMS com auxílio de GNSSPrincipais características:Componentes: Equipado com giroscópios e acelerômetros MEMS para medições inerciais precisas, com suporte GNSS para navegação aprimorada.Função: Combina a precisão de curto prazo do INS com a estabilidade de longo prazo do GNSS, fornecendo dados de navegação contínuos.Aplicações: Adequado para operações táticas, drones, robótica e automação industrial.Fusão de Dados: Combina dados INS com correções GNSS para reduzir a deriva e melhorar a precisão do posicionamento.Conclusão: Oferece alta precisão e confiabilidade, ideal para tarefas de navegação em diversos setores.No processo de redução de ruído de uma IMU (Unidade de Medição Inercial), a remoção de ruído por wavelet é um método eficaz. O princípio básico da remoção de ruído por wavelet consiste em utilizar as características de localização tempo-frequência multirresolução das wavelets para decompor os componentes de diferentes frequências do sinal em diferentes subespaços e, em seguida, processar os coeficientes wavelet nesses subespaços para remover o ruído.Especificamente, o processo de remoção de ruído por wavelet pode ser dividido nas seguintes três etapas:1. Realize a transformação wavelet no sinal IMU ruidoso e decomponha-o em diferentes subespaços wavelet.2. Defina um limiar para os coeficientes nesses subespaços wavelet, ou seja, os coeficientes abaixo de um determinado limiar são considerados ruído e definidos como zero, enquanto os coeficientes acima do limiar são mantidos, e esses coeficientes geralmente contêm informações úteis do sinal.3. Realize a transformação inversa nos coeficientes wavelet processados ​​para obter o sinal sem ruído.Este método pode remover eficazmente o ruído do sinal da IMU e melhorar a qualidade e a precisão do sinal. Ao mesmo tempo, como a transformada wavelet possui boas características de tempo-frequência, ela consegue reter melhor as informações úteis do sinal e evitar perdas excessivas de informação durante o processo de redução de ruído.Observe que os métodos específicos de seleção e processamento do limiar podem variar de acordo com as características específicas do sinal e as condições de ruído, sendo necessário, portanto, ajustá-los e otimizá-los conforme as circunstâncias específicas de cada aplicação.O método de redução de ruído em dados de IMU baseado em decomposição wavelet é uma tecnologia eficaz de processamento de sinais utilizada para remover ruídos de dados de IMU (Unidade de Medição Inercial). Os dados de IMU frequentemente contêm ruídos de alta frequência e deriva de baixa frequência, o que pode afetar a precisão e o desempenho da IMU. O método de redução de ruído baseado em decomposição wavelet consegue separar e remover esses ruídos e deriva de forma eficaz, melhorando assim a precisão e a confiabilidade dos dados de IMU.A decomposição wavelet é uma técnica de análise multiescala que decompõe sinais em componentes wavelet de diferentes frequências e escalas. Ao decompor os dados da IMU por wavelet, o ruído de alta frequência e a deriva de baixa frequência podem ser separados e processados ​​de forma distinta.O método de redução de ruído em dados de IMU baseado em decomposição wavelet geralmente inclui as seguintes etapas:1. Realize a decomposição wavelet nos dados da IMU e decomponha-os em componentes wavelet de diferentes frequências e escalas.2. De acordo com as características dos componentes wavelet, selecione um limiar apropriado ou um método de processamento de coeficientes wavelet para suprimir ou remover ruídos de alta frequência.3. Modelar e compensar a deriva de baixa frequência para reduzir seu impacto nos dados da IMU.4. Reconstrua os componentes wavelet processados ​​para obter dados IMU com ruído reduzido. O método de redução de ruído em dados de IMU baseado na decomposição wavelet apresenta as seguintes vantagens:1. Capaz de separar e remover eficazmente ruídos de alta frequência e deriva de baixa frequência, melhorando a precisão e a confiabilidade dos dados da IMU.2. Possuir boas capacidades de análise tempo-frequência e ser capaz de processar simultaneamente as informações de tempo e frequência dos sinais.3. Adequado para diferentes tipos de dados IMU e diferentes cenários de aplicação, com grande versatilidade e flexibilidade.ResumirEm resumo, o método de redução de ruído em dados de IMU baseado em decomposição wavelet é uma tecnologia eficaz de processamento de sinais que pode melhorar a precisão e a confiabilidade dos dados de IMU e fornecer dados mais precisos e confiáveis ​​para navegação inercial, estimativa de atitude, rastreamento de movimento e outras áreas.A IMU desenvolvida independentemente pela Micro-Magic Inc. utiliza métodos de redução de ruído relativamente rigorosos para demonstrar aos consumidores a alta precisão e o baixo custo das IMUs MEMS, como a U5000 e a U3500, utilizadas na série de navegação. Os técnicos realizaram diversos experimentos para reduzir o ruído nos dados da IMU e, assim, atender melhor às necessidades dos consumidores em relação à medição precisa do estado de movimento de objetos.Se desejar obter mais informações sobre a IMU, entre em contato com nossa equipe especializada.U3500Sensor IMU MEMS IMU3500 com saída CAN U5000Seja qual for a sua necessidade, a CARESTONE está ao seu lado. 

Pontos-chaveProduto: Acelerômetro flexível de quartzoPrincipais características:Componentes: Utiliza acelerômetros flexíveis de quartzo de alta precisão para medições precisas de aceleração e inclinação.Função: A análise de vibração ajuda a identificar os coeficientes de erro do sensor, melhorando a precisão e o desempenho das medições.Aplicações: Amplamente utilizado em monitoramento da integridade estrutural, navegação aeroespacial, testes automotivos e diagnóstico de máquinas industriais.Análise de dados: Combina dados de vibração com algoritmos de processamento de sinais para otimizar modelos de sensores e melhorar o desempenho.Conclusão: Oferece medições de aceleração precisas e confiáveis, com grande potencial em diversos setores de alta precisão.1. Introdução:No campo da tecnologia de sensores, os acelerômetros desempenham um papel fundamental em diversos setores, desde o automotivo e aeroespacial até o da saúde e a eletrônica de consumo. Sua capacidade de medir aceleração e inclinação em múltiplos eixos os torna indispensáveis ​​para aplicações que vão desde o monitoramento de vibrações até a navegação inercial. Entre os diversos tipos de acelerômetros, os acelerômetros flexíveis de quartzo se destacam por sua precisão e versatilidade. Neste artigo, exploramos as complexidades da identificação de acelerômetros flexíveis de quartzo por meio da análise de vibração, analisando seu design, princípios de funcionamento e a importância da análise de vibração na otimização de seu desempenho.2. Importância da Análise de Vibração:Para identificar o acelerômetro, primeiro, realize testes em mesa vibratória multidirecional. Obtenha dados brutos abrangentes por meio de software de aquisição de dados. Em seguida, com base nesses dados, combine o algoritmo de mínimos quadrados para identificar os coeficientes de erro de alta ordem, aprimore a equação do modelo de sinal, melhore a precisão da medição do sensor e explore a relação entre os coeficientes de erro de alta ordem do acelerômetro e seu estado operacional.Busque métodos para identificar seu estado operacional por meio dos coeficientes de erro de alta ordem do acelerômetro. Além disso, extraia seu conjunto de características efetivas, treine redes neurais e, finalmente, modularize o algoritmo de análise de dados eficaz por meio da tecnologia de instrumentos virtuais. Desenvolva um software aplicativo para identificar o estado operacional de acelerômetros flexíveis de quartzo, visando uma identificação rápida e precisa do estado operacional do sensor. Isso ajudará a equipe a aprimorar prontamente as estruturas de circuitos internos, aumentar a precisão das medições dos acelerômetros e melhorar o rendimento dos produtos fabricados durante o processo de processamento e fabricação.A análise de vibração serve como base para a caracterização e otimização de acelerômetros flexíveis de quartzo. Ao submeter esses sensores a vibrações controladas em diferentes frequências e amplitudes, os engenheiros podem avaliar suas características de resposta dinâmica, incluindo sensibilidade, linearidade e faixa de frequência. A análise de vibração ajuda a identificar potenciais fontes de erro ou não linearidade na saída do acelerômetro, permitindo que os fabricantes ajustem os parâmetros do sensor para obter melhor desempenho e precisão.3. Processo de Identificação:A identificação de acelerômetros flexíveis de quartzo por meio de análise de vibração envolve uma abordagem sistemática que abrange testes experimentais, análise de dados e validação. Normalmente, os engenheiros realizam testes de vibração utilizando agitadores calibrados ou sistemas de excitação vibratória, expondo os acelerômetros a vibrações sinusoidais ou aleatórias enquanto registram seus sinais de saída. Técnicas avançadas de processamento de sinais, como análise de Fourier e estimativa de densidade espectral, são empregadas para analisar a resposta em frequência dos acelerômetros e identificar frequências de ressonância, taxas de amortecimento e outros parâmetros críticos. Por meio de testes e análises iterativas, os engenheiros refinam o modelo do acelerômetro e validam seu desempenho em relação a critérios específicos.4. Aplicações e Perspectivas Futuras:Os acelerômetros flexíveis de quartzo encontram aplicações em uma ampla gama de indústrias, incluindo monitoramento da integridade estrutural, navegação aeroespacial, testes automotivos e diagnóstico de máquinas industriais. Sua alta precisão, robustez e versatilidade os tornam ferramentas indispensáveis ​​para engenheiros e pesquisadores que buscam compreender e mitigar os efeitos de forças dinâmicas e vibrações. Olhando para o futuro, os avanços contínuos na tecnologia de sensores e em algoritmos de processamento de sinais estão prestes a aprimorar ainda mais o desempenho e as capacidades dos acelerômetros flexíveis de quartzo, abrindo novas fronteiras na análise de vibrações e na detecção de movimentos dinâmicos.Em conclusão, a identificação de acelerômetros flexíveis de quartzo por meio da análise de vibração representa um esforço crucial na tecnologia de sensores, permitindo que os engenheiros explorem todo o potencial desses instrumentos de precisão. Ao compreender os princípios de funcionamento, realizar análises de vibração minuciosas e aprimorar o desempenho dos sensores, fabricantes e pesquisadores podem aproveitar as capacidades dos acelerômetros de quartzo para uma infinidade de aplicações, desde o monitoramento estrutural até sistemas avançados de navegação. À medida que a inovação tecnológica continua a se acelerar, o papel da análise de vibração na otimização do desempenho dos sensores permanecerá fundamental, impulsionando avanços na medição de precisão e na detecção de movimento dinâmico.5. ConclusãoA Micro-Magic Inc. fornece acelerômetros flexíveis de quartzo de alta precisão, como o AC1, com pequeno erro e alta precisão, que possuem estabilidade de polarização de 5 μg, repetibilidade do fator de escala de 15 a 50 ppm e peso de 80 g, podendo ser amplamente utilizados em áreas como perfuração de petróleo, sistemas de medição de microgravidade em navios-tanque e navegação inercial. AC1Acelerômetro flexível de quartzo de nível de navegação com alcance de medição de 50G. Excelente estabilidade e repetibilidade a longo prazo.  

Pontos-chaveProduto: Sistema de Navegação Integrado GNSS/MEMS INSPrincipais características:Componentes: Combina sensores inerciais MEMS com receptores GNSS para capacidades de navegação aprimoradas.Função: Fornece atualizações de alta frequência e informações precisas de posição, velocidade e atitude, integrando dados inerciais com correções GNSS.Aplicações: Ideal para drones, gravadores de voo, veículos não tripulados inteligentes e veículos subaquáticos.Fusão de Dados: Utiliza o filtro de Kalman para combinar dados GNSS com dados INS MEMS, corrigindo erros acumulados e melhorando a precisão geral.Conclusão: Este sistema integrado aproveita os pontos fortes de ambas as tecnologias para melhorar o desempenho e a confiabilidade da navegação, com ampla gama de aplicações em diversos setores.Com o desenvolvimento de dispositivos inerciais MEMS, a precisão dos giroscópios e acelerômetros MEMS tem melhorado gradualmente, levando a rápidos avanços na aplicação deMEMS INSContudo, o aumento na precisão dos dispositivos inerciais MEMS não tem sido suficiente para atender às demandas de precisão cada vez maiores dos sistemas inerciais MEMS. Assim, aprimorar a precisão dos sistemas inerciais MEMS por meio de algoritmos de compensação de erros e outros métodos tornou-se um foco da pesquisa nessa área.Para melhorar o desempenho dos sistemas de navegação inercial MEMS (INS), pesquisadores têm explorado diversos métodos para reduzir os erros nesses sistemas. Existem quatro abordagens principais para reduzir os erros em sistemas INS MEMS:Calibração e compensação dos parâmetros de erro do sensor: Isso envolve o uso de modelagem matemática e ferramentas experimentais para simular erros do sensor, calibrando sistematicamente os erros determinísticos no nível do sistema e, em seguida, compensando esses erros por meio de algoritmos de navegação inercial para melhorar o desempenho geral.Tecnologia de Modulação de Rotação: Ao aplicar esquemas de modulação de rotação apropriados, os erros do sensor podem variar periodicamente sem depender de fontes de informação externas. Essa compensação automática de erros no algoritmo de navegação suprime a influência dos erros do sensor no sistema de navegação inercial MEMS.Tecnologia de Redundância em Dispositivos Inerciais: Devido ao baixo custo dos sensores inerciais MEMS, projetos com redundância podem ser implementados. A redundância nos sensores pode reduzir efetivamente o impacto de erros aleatórios em sistemas inerciais MEMS, melhorando assim o desempenho.Incorporação de fontes de informação externas: Utilização do filtro de Kalman para navegação integrada, visando suprimir o acúmulo de erros do sistema de navegação inercial MEMS.Este artigo apresentará ainda o quarto método, que é a forma de navegação integrada mais prática e amplamente pesquisada: o sistema de navegação integrado GNSS/MEMS INS.Razões para usar GNSS para auxiliar sistemas de navegação inercial MEMS.O INS MEMS é um tipo de sistema de navegação inercial que mede o estado relativo entre o momento de amostragem anterior e o atual. Ele não depende de sinais acústicos, ópticos ou elétricos para medição, o que o torna altamente resistente a interferências externas e enganos. Sua autonomia e confiabilidade o tornam um sistema de navegação essencial para diversos tipos de embarcações, como aeronaves, navios e veículos. A Figura 1 apresenta o desempenho de INS de diferentes níveis.Figura 1. Desempenho do INS de diferentes graus.O sistema de navegação inercial MEMS oferece uma alta taxa de atualização e pode fornecer informações de estado abrangentes, incluindo posição, velocidade, atitude, velocidade angular e aceleração, com alta precisão de navegação em curto prazo. No entanto, o sistema MEMS requer fontes de informação adicionais para inicializar a posição, a velocidade e a atitude, e seu erro de navegação puramente inercial se acumula ao longo do tempo, particularmente em sistemas de navegação inercial táticos e comerciais.A combinação GNSS/MEMS INS permite aproveitar as vantagens complementares de ambos os sistemas: o GNSS proporciona precisão estável a longo prazo e pode oferecer valores iniciais de posição e velocidade, corrigindo os erros acumulados no MEMS INS por meio de filtragem. Ao mesmo tempo, o MEMS INS pode aumentar a taxa de atualização da saída de navegação GNSS, enriquecer os tipos de informações de estado fornecidas e auxiliar na detecção e eliminação de falhas de observação GNSS.Modelo básico de navegação integrada GNSS/MEMS INSO modelo básico de integração GNSS/MEMS INS reflete a relação funcional entre as informações observadas pelos sensores (IMU e receptores) e os parâmetros de navegação da aeronave (posição, velocidade e atitude), bem como os tipos e modelos aleatórios de erros de medição dos sensores. Os parâmetros de navegação da aeronave devem ser descritos em um sistema de coordenadas de referência específico.Figura 2. Modelo básico do sistema de navegação integrada Gnssmems Ins.Os problemas de navegação normalmente envolvem dois ou mais sistemas de coordenadas: os sensores inerciais medem o movimento do veículo em relação ao espaço inercial, enquanto os parâmetros de navegação do veículo (posição e velocidade) são geralmente descritos em um sistema de coordenadas georreferenciado para facilitar a compreensão. Os sistemas de coordenadas comumente usados ​​na navegação integrada GNSS/INS incluem o sistema de coordenadas inercial geocêntrico, o sistema de coordenadas georreferenciado fixo na Terra, o sistema de coordenadas geográficas local e o sistema de coordenadas do corpo.Atualmente, os algoritmos para integração de GNSS/MEMS INS em navegação absoluta estão mais maduros e muitos produtos de alto desempenho surgiram no mercado. Por exemplo, os três modelos de MEMS INS recém-lançados pela Micro-Magic Inc., mostrados na imagem abaixo, são adequados para aplicações em drones, gravadores de voo, veículos não tripulados inteligentes, posicionamento e orientação de leitos rodoviários, detecção de canais, veículos de superfície não tripulados e veículos subaquáticos.Figura 3. Os três novos sistemas GNSS/MEMS INS lançados pela Micro-Magic Inc.I3500Sistema de Navegação Inercial I3500 com Giroscópio MEMS de 3 Eixos de Alta Precisão I3700Módulo de rastreamento GPS agrícola de alta precisão, consumo, sistema de navegação inercial, MTK, RTK, GNSS, antena RTK, algoritmo RTK.