I sistemi di navigazione inerziale (INS) per veicoli terrestri militari forniscono dati continui relativi a posizione, velocità, assetto e rotta, indipendentemente dai segnali di navigazione esterni. Tali sistemi supportano carri armati da combattimento, veicoli da combattimento della fanteria, mezzi corazzati per il trasporto truppe, artiglieria semovente e veicoli terrestri senza pilota (UGV) che operano in ambienti in cui il GNSS non è disponibile o in cui vi sono interferenze elettromagnetiche.
Questa pagina presenta i principali sistemi di navigazione inerziale integrati nei veicoli e i sistemi di navigazione inerziale montati sui veicoli, progettati per garantire PNT resiliente, fusione dei sensori, mobilità autonoma e navigazione critica per la missione.
Leggi il Panoramica tecnologica
Sistemi avanzati di navigazione inerziale (INS) per una navigazione affidabile in ambienti operativi difficili
Soluzioni inerziali all'avanguardia per la navigazione e il posizionamento ad alta precisione in ambienti privi di copertura GPS
Soluzioni avanzate per la modernizzazione della difesa: propulsione, sensori, comunicazione e sistemi di realtà aumentata
Soluzioni tattiche IMU, GPS/INS e di orientamento delle armi
Soluzioni PNT (Posizione, Navigazione e Temporizzazione) garantite per il settore militare e della difesa
Soluzioni di navigazione avanzate per applicazioni mission-critical nel settore della difesa e aerospaziale
Sistemi di rilevamento inerziale MEMS, al quarzo e FOG ad alta precisione per applicazioni militari, aerospaziali e di difesa
Sensori inerziali e sistemi di navigazione in fibra ottica, giroscopi laser ad anello e MEMS ad alte prestazioni
Sistemi di rilevamento inerziale e navigazione ad alte prestazioni per veicoli militari terrestri e forze di terra
Se progettate, costruite o fornite Sistemi di navigazione inerziale (INS) per veicoli terrestri, Crea un profilo per mettere in evidenza le tue competenze ed entrare in contatto con i visitatori che hanno un bisogno concreto delle tue soluzioni.
I sistemi di navigazione inerziale di bordo sono diventati una funzionalità fondamentale per i moderni veicoli militari terrestri, in quanto forniscono informazioni continue relative alla posizione, alla velocità e alla rotta in modo completamente indipendente dai segnali esterni. A differenza delle architetture che si affidano ai satelliti, un sistema di navigazione inerziale montato su veicolo calcola il movimento tramite sensori di bordo, garantendo che gli equipaggi mantengano la consapevolezza della situazione in caso di interruzione delle comunicazioni o di perdita totale del collegamento con il Sistema Globale di Navigazione via Satellite (GNSS).
In ambienti elettromagnetici contesi, dove la guerra elettronica e le interferenze deliberate sono all’ordine del giorno, queste soluzioni INS montate sui veicoli forniscono una fonte sicura di dati relativi a posizione, navigazione e temporizzazione (PNT). Grazie all’impiego di sistemi di navigazione inerziale terrestri avanzati e tattici, integrati con l’elettronica dei veicoli e i computer di missione, le piattaforme militari terrestri mantengono la mobilità critica e la prontezza operativa in qualsiasi teatro di combattimento ad alto rischio.
Sistema di navigazione inerziale tattico duale GEO-FOG 3D di Emcore Corporation
I carri armati da battaglia operano negli ambienti più difficili del pianeta. I centri urbani, le foreste fitte, i settori montuosi e le zone di combattimento ad alta intensità comportano urti, vibrazioni e ostacoli al segnale estremi. Un sistema di navigazione inerziale (INS) di livello tattico fornisce dati altamente precisi relativi alla rotta e all’assetto direttamente al sistema di controllo del fuoco del carro armato, garantendo che le armi e i sensori elettro-ottici rimangano accuratamente stabilizzati e allineati mentre il carro armato spara in movimento su terreni accidentati. Inoltre, i sistemi di tracciamento delle forze amiche e di gestione delle operazioni di combattimento si affidano a questi dati di posizione ininterrotti per coordinare le manovre dei mezzi corazzati e prevenire scontri accidentali quando il GNSS è bloccato.
Gli IFV devono combinare una rapida mobilità tattica e la protezione delle truppe, operando in stretta coordinazione con le unità corazzate. I moderni IFV utilizzano i dati inerziali come variabile centrale nelle reti di fusione dei sensori a livello di veicolo, integrando radar, sistemi di protezione attiva (APS) e sensori di imaging termico. Questo solido sistema di navigazione previene inoltre le interruzioni di tracciamento causate da canyon urbani, gallerie e ostacoli strutturali.
Gli APC sono finalizzati al trasporto sicuro di squadre di fanteria su campi di battaglia estesi e imprevedibili. Le varianti di APC dotate di INS mantengono il tracciamento automatizzato del convoglio e l’esecuzione del percorso anche in caso di interruzione totale delle comunicazioni. Queste implementazioni a livello di flotta richiedono un equilibrio accuratamente ottimizzato tra resistenza militare, ingombro ridotto e convenienza economica per l’intero ciclo di vita.
I dati di orientamento e posizione di precisione determinano la letalità e la sopravvivenza dei mezzi di fuoco indiretto. La navigazione inerziale di bordo consente alle unità di artiglieria di raggiungere la posizione, calcolare automaticamente le linee di tiro precise in elevazione e azimut e sparare senza cerchi di puntamento manuali o riferimenti esterni. Riducendo drasticamente i tempi di allestimento e smontaggio, l’INS consente agli equipaggi di ingaggiare i bersagli e spostarsi prima che possa essere avviato il fuoco di controbatteria, rendendo possibili efficaci tattiche di spara e fuggi.
Con la proliferazione dei sistemi autonomi e semi-autonomi sul campo di battaglia, il ruolo dell’hardware inerziale si è esteso fino a costituire il livello fondamentale dell’autonomia dei veicoli. Mentre i sensori di visione e di telemetria forniscono la percezione dell’ambiente circostante, gli algoritmi autonomi di pianificazione del percorso e di evitamento degli ostacoli si basano in larga misura su un riferimento di movimento stabile e ad alta frequenza fornito dall’INS. Per gli UGV che operano in profondità in territori contesi, una navigazione inerziale resiliente impedisce il fallimento della missione in caso di attacchi elettronici o interruzioni del collegamento di comando.
Questa sezione esamina come i veicoli militari si orientino all’interno di ambienti di guerra elettronica altamente contesi attraverso l’integrazione di sistemi inerziali e di navigazione satellitare.
PETRA, un sistema di navigazione inerziale tattico avanzato, prodotto da Honeywell Aerospace
Sebbene la navigazione satellitare offra un’eccellente precisione di posizionamento globale a lungo termine, i suoi segnali risultano deboli quando raggiungono la superficie terrestre, rendendo molto facile la loro interferenza. Per contrastare questa vulnerabilità, le piattaforme di difesa adottano un’architettura ibrida nota come GNSS-INS di bordo.
In condizioni operative standard, i dati GNSS limitano e correggono continuamente i piccoli errori di deriva, dipendenti dal tempo, inerenti ai sensori inerziali. Quando si perde il tracciamento satellitare, il sistema passa agevolmente alla navigazione a stima, avvalendosi dei sensori di bordo per preservare l’integrità della navigazione senza interruzioni della soluzione di navigazione.
La guerra elettronica ha trasformato la navigazione da una funzionalità di base a una capacità altamente contesa. Gli avversari di pari livello dispiegano sistemi di disturbo su vasta area, piattaforme di negazione dello spettro direzionale e risorse di attacco elettronico localizzate, progettate per interrompere l’aggancio satellitare in interi settori operativi. I veicoli terrestri devono essere in grado di manovrare attraverso queste zone, una capacità resa possibile principalmente da piattaforme di navigazione inerziale tattica ad alte prestazioni, spesso integrate da sensori di navigazione aggiuntivi.
Gli attacchi di spoofing, in cui un avversario trasmette falsi segnali satellitari per indurre il ricevitore di un veicolo a segnalare coordinate di posizionamento errate, rappresentano una grave minaccia per le manovre a terra.
Per contrastare questo fenomeno, un modernoricevitore INS/GNSS montato su veicolo abbina il GPS con codice M crittografico o le antenne a modello di ricezione controllata (CRPA) a un software di convalida inerziale. Poiché i sensori inerziali non sono influenzati dallo spoofing a radiofrequenza, il sistema può confrontare le misurazioni GNSS in arrivo con stime di movimento inerziale ricavate in modo indipendente. Se viene rilevata una divergenza, il filtro di navigazione può contrassegnare i dati GNSS come inaffidabili e ridurne o rifiutarne il contributo alla soluzione di navigazione.
Per migliorare le prestazioni durante periodi prolungati di indisponibilità del GNSS, gli sviluppatori integrano i sistemi inerziali con suite di sensori ausiliari.
La TRN utilizza sensori attivi per misurare i profili altimetrici locali della superficie e li confronta con mappe digitali precaricate dei dati altimetrici del terreno. Questa correlazione fornisce posizioni assolute che limitano gli errori di deriva dell’INS senza emettere né ricevere segnali radio esterni.
Sfruttando telecamere ottiche robuste combinate con algoritmi di visione basati sull’edge computing, la navigazione visiva rileva punti di riferimento e caratteristiche del paesaggio locale. La fusione dei calcoli del flusso ottico con l’INS offre un metodo eccezionale per verificare la velocità relativa e la distanza percorsa, in particolare in contesti urbani affollati o in aree boschive.
I sensori LiDAR emettono impulsi laser per costruire una rappresentazione 3D altamente accurata, sotto forma di nuvola di punti, dell’ambiente circostante il veicolo. Se integrate con il flusso di dati inerziali, le tecniche SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) del LiDAR garantiscono una capacità di navigazione estremamente precisa in ambienti in cui la visibilità è scarsa o il tracciamento ottico tradizionale risulta compromesso.
L’odometria delle ruote rileva le rotazioni fisiche della trasmissione del veicolo tramite il bus CAN o encoder esterni. Sebbene sia soggetta a errori causati dallo slittamento delle ruote, dal fango e dal terreno irregolare, la fusione dei dati odometrici con il motore di stato dell’INS fornisce al computer di navigazione una base di riferimento affidabile per la velocità, che riduce drasticamente la deriva di posizione durante i tragitti su lunghe distanze.
Garantire la sopravvivenza operativa richiede che i sistemi di navigazione dei veicoli terrestri soddisfino rigorosi standard ambientali, meccanici ed elettrici.
I mezzi terrestri militari rappresentano ambienti difficili per i componenti elettronici sensibili. I viaggi impegnativi su terreni accidentati, gli impatti su pista con elevate accelerazioni (G) e il rinculo delle armi producono sollecitazioni strutturali che possono facilmente indurre rumore nei sensori o guasti all’hardware.
La conformità ai requisiti MIL-STD-810 è comunemente richiesta per i programmi relativi ai veicoli terrestri militari. I sistemi impiegano isolamento meccanico interno, involucri rinforzati e staffe di montaggio sottoposte ad analisi approfondite con il metodo degli elementi finiti per smorzare le forze esterne. Inoltre, i sensori interni sono sottoposti a gestione termica tramite elementi riscaldanti calibrati o dissipatori di calore di precisione, al fine di garantire che le fluttuazioni di temperatura nei dispiegamenti in ambiente desertico o artico non alterino la stabilità della polarizzazione dei sensori.
Il profilo elettromagnetico all’interno di un moderno veicolo tattico è incredibilmente denso, ricco di radio da combattimento ad alta potenza, sistemi radar attivi e dispositivi di disturbo anti-IED.
Le attrezzature da combattimento devono resistere all’esposizione continua a sabbia abrasiva, fango denso, attraversamenti in acque profonde e agenti decontaminanti chimici, biologici, radiologici e nucleari aggressivi. I sistemi INS di livello militare presentano elevati gradi di protezione dall’ingresso di corpi estranei (IP67 o IP68), grazie all’utilizzo di guarnizioni ermetiche per impieghi gravosi, strutture in alluminio anodizzato resistenti alla corrosione e connettori circolari militari per proteggere i sensori interni sensibili e i componenti elettronici.
Il panorama della navigazione terrestre militare sta cambiando rapidamente grazie alle innovazioni nel campo della microingegneria e ai requisiti di sistemi aperti.
Questi progressi interconnessi garantiscono che le risorse terrestri di prossima generazione mantengano un vantaggio tecnologico decisivo in ambiti altamente contesi.
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