Hispanopedia WikiEl sistema de referencia de presión (PRS) es una mejora del sistema de referencia inercial y del sistema de referencia de actitud y rumbo diseñado para proporcionar mediciones de ángulos de posición que sean estables en el tiempo y no sufran desviaciones a largo plazo causadas por las imperfecciones del sensor. [1] El sistema de medición utiliza el comportamiento de la Atmósfera Estándar Internacional donde la presión atmosférica desciende con el aumento de la altitud y dos pares de unidades de medición. Cada par mide la presión en dos posiciones diferentes que están conectadas mecánicamente con una distancia conocida entre las unidades, por ejemplo, las unidades están montadas en las puntas del ala. En vuelo horizontal, no hay diferencia de presión medida por el sistema de medición, lo que significa que el ángulo de posición es cero. En caso de que el avión se incline (para girar), las puntas de las alas cambian mutuamente sus posiciones, una sube y la segunda baja, y los sensores de presión en cada unidad miden diferentes valores que se traducen en un ángulo de posición .
Descripción general
El sistema de navegación inercial strapdown utiliza una doble integración de las aceleraciones medidas por una unidad de medición inercial (IMU). [2] Este proceso suma las salidas de los sensores junto con todos los errores de medición y de sensor. La precisión y la estabilidad a largo plazo del sistema INS dependen de la calidad de los sensores utilizados dentro de la IMU. La calidad del sensor se puede evaluar mediante la técnica de varianza de Allan . Una IMU precisa utiliza giroscopios láser y acelerómetros precisos que son caros. El INS es un sistema único sin otras entradas. Hoy en día, la tendencia de la navegación moderna es integrar [3] las señales de la IMU junto con los datos proporcionados por el Sistema de posicionamiento global (GPS). Este enfoque proporciona estabilidad a largo plazo a la salida del INS al suprimir la influencia del error del sensor en el cálculo de la posición del avión. El sistema de medición se convierte en un sistema de referencia de actitud y rumbo que puede relajar el requisito de precisión del sensor porque la estabilidad a largo plazo está asegurada por el GPS. Los sensores utilizados dentro del AHRS se utilizan solo para la determinación de ángulos de posición y, por lo tanto, solo se requiere una integración numérica de las mediciones de velocidad angular . El sistema AHRS es más económico y muchas universidades y empresas están desarrollando sistemas AHRS basados en sensores de sistemas microelectromecánicos (MEMS). Los sensores MEMS no tienen el rendimiento requerido para fines de navegación . Esto se muestra en un informe de investigación experimental, [4] donde la salida de la solución de navegación se desvía después de 2 segundos. Las unidades AHRS basadas en sensores inerciales MEMS generalmente también utilizan un magnetómetro vectorial, un receptor GPS y un algoritmo de fusión de datos para hacer frente a los errores de los sensores inerciales MEMS. Además de las imperfecciones del sensor, también hay parámetros ambientales que influyen en los valores calculados (ángulos de posición):
- efectos de la temperatura (y humedad, presión, etc.)
- vibraciones del motor
- aceleraciones causadas por el movimiento del avión, por ejemplo, virajes
- etc. [5]
Todas estas influencias provocan desviaciones en los datos de salida calculados que pueden confundir al piloto que realiza el vuelo.
Sistema de referencia de presión
El concepto de PRS fue definido por Pavel Paces en su tesis doctoral [6], donde también se publicaron los resultados medidos en condiciones de laboratorio. Se evaluaron tres configuraciones de PRS:
- sensor/sensores centrales [7]
- sensores distribuidos con volúmenes separados
- sensores distribuidos con un volumen de referencia [8]
Mientras que el primer método sólo da resultados ambiguos, el segundo método funciona bien, ya que puede reemplazarse por dos altímetros. La desventaja del segundo método es la alta incertidumbre de medición de ambos valores. Esto se está solucionando mediante la extensión de los volúmenes de referencia utilizados incluso en sensores de presión absoluta. [8]
Referencias
- ^ King, AD (1998). «Navegación inercial: cuarenta años de evolución» (PDF) . GEC Review (General Electric Company PLC) . 13 (3): 140–149 . Consultado el 3 de marzo de 2013 .
- ^ Stovall, Sherryl H. (septiembre de 1997). "Basic Inertial Navigation" (PDF) . División de Armas del Centro de Guerra Aérea Naval . Consultado el 31 de diciembre de 2012 .
- ^ Weed, D.; Broderick, J.; Love, J.; Ryno, T. (2004). Alineación GPS en movimiento de INS de amarre civil . Simposio sobre ubicación de posiciones y navegación. 26-29 de abril de 2004. págs. 184-192. doi :10.1109/PLANS.2004.1308992.
- ^ ( Crittenden, Jordan; Evans, Parker (8 de mayo de 2008). "Sistema de navegación inercial MEMS" (PDF) . Consultado el 31 de diciembre de 2012 .)
- ^ "MGL Avionics. Magnetómetro SP-2. SP-4 AHRS. Manual de usuario e instalación" (PDF) . MGL Avionics . Consultado el 31 de diciembre de 2012 .
- ^ Paces, Pavel. "Mejora de la seguridad de vuelo de los aviones de categoría ultraligera mediante el apoyo de sistemas de aviónica" (PDF) (en checo). Universidad Técnica Checa de Praga . Consultado el 31 de diciembre de 2012 .
- ^ Paces, Pavel; Popelka, Jan; Levora, Tomas (2012). "Sistemas avanzados de visualización y medición de ángulos de posición" (PDF) . 28º Congreso Internacional de Ciencias Aeronáuticas .
- ^ ab Paces, Pavel; Popelka, Jan (2012). IMU assisting using two AHRS units (Asistencia de IMU utilizando dos unidades AHRS ). Conferencia de sistemas de aviónica digital (DASC), IEEE/AIAA 2012 31.ª, 14-18 de octubre de 2012. págs. 5B1-1-5B1-13. doi :10.1109/DASC.2012.6382359.