Unidad de medida Inercial
Una unidad de medición inercial ( IMU ) es un dispositivo electrónico que mide e informa la fuerza específica de un cuerpo , la velocidad angular y, a veces, la orientación del cuerpo, utilizando una combinación de acelerómetros , giroscopios y, a veces, magnetómetros . Las IMU se utilizan normalmente para maniobrar aeronaves (un sistema de referencia de actitud y rumbo ), incluidos vehículos aéreos no tripulados (UAV), entre muchos otros, y naves espaciales , incluidos satélites y módulos de aterrizaje . Los desarrollos recientes permiten la producción de IMU-habilitadodispositivos GPS . Una IMU permite que un receptor de GPS funcione cuando las señales de GPS no están disponibles, como en túneles, dentro de edificios o cuando hay interferencia electrónica. [1]
Una unidad de medición inercial funciona detectando la aceleración lineal mediante uno o más acelerómetros y la velocidad de rotación mediante uno o más giroscopios . [2] Algunos también incluyen un magnetómetro que se usa comúnmente como referencia de rumbo. Las configuraciones típicas contienen un acelerómetro, un giroscopio y un magnetómetro por eje para cada uno de los tres ejes principales: cabeceo, balanceo y guiñada .
Las IMU a menudo se incorporan a los sistemas de navegación inercial que utilizan las mediciones de IMU sin procesar para calcular la actitud , las tasas angulares, la velocidad lineal y la posición en relación con un marco de referencia global. El INS equipado con IMU forma la columna vertebral para la navegación y el control de muchos vehículos comerciales y militares, como aviones tripulados, misiles, barcos, submarinos y satélites. Las IMU también son componentes esenciales en la guía y el control de sistemas no tripulados como UAV , UGV y UUV . Versiones más simples de los INS denominados Sistemas de Referencia de Actitud y Rumboutilice IMU para calcular la actitud del vehículo con rumbo relativo al norte magnético. Los datos recopilados de los sensores de la IMU permiten que una computadora rastree la posición de la nave, utilizando un método conocido como navegación a estima .
En vehículos terrestres, una IMU puede integrarse en sistemas de navegación automotriz basados en GPS o sistemas de rastreo de vehículos , lo que le da al sistema una capacidad de navegación a estima y la capacidad de recopilar la mayor cantidad de datos precisos posible sobre la velocidad actual del vehículo, la velocidad de giro, el rumbo y la inclinación. y aceleración, en combinación con la salida del sensor de velocidad de la rueda del vehículo y, si está disponible, la señal de marcha atrás, con fines como un mejor análisis de colisión de tráfico .
Además de los propósitos de navegación, las IMU sirven como sensores de orientación en muchos productos de consumo. Casi todos los teléfonos inteligentes y tabletas contienen IMU como sensores de orientación. Los rastreadores de actividad física y otros dispositivos portátiles también pueden incluir IMU para medir el movimiento, como correr. Las IMU también tienen la capacidad de determinar los niveles de desarrollo de las personas cuando están en movimiento al identificar la especificidad y la sensibilidad de los parámetros específicos asociados con la carrera. Algunos sistemas de juegos, como los controles remotos de Nintendo Wii, usan IMU para medir el movimiento. Las IMU de bajo costo han permitido la proliferación de la industria de drones de consumo. También se utilizan con frecuencia para tecnología deportiva (entrenamiento técnico), [3] y aplicaciones de animación. Son una tecnología competidora para su uso en la tecnología de captura de movimiento .[4] Una IMU está en el corazón de la tecnología de equilibrio utilizada en el Segway Personal Transporter .
En un sistema de navegación, los datos informados por la IMU se introducen en un procesador que calcula la actitud, la velocidad y la posición. [5] Una implementación típica conocida como sistema inercial Strap Down integra la velocidad angular del giroscopio para calcular la posición angular. Esto se fusiona con el vector de gravedad medido por los acelerómetros en un filtro de Kalman para estimar la actitud. La estimación de actitud se utiliza para transformar las mediciones de aceleración en un marco de referencia inercial (de ahí el término navegación inercial) donde se integran una vez para obtener la velocidad lineal y dos veces para obtener la posición lineal. [6] [7] [8]
