Os Sistemas de Navegação Inercial (INS) para drones proporcionam posicionamento autónomo, estimativa da velocidade e determinação da atitude para UAVs militares e de defesa, permitindo uma navegação fiável sem dependência contínua de sinais externos.
Esta página apresenta os principais fornecedores de INS para UAV que oferecem soluções que combinam acelerómetros, giroscópios e tecnologias avançadas de fusão de sensores para apoiar drones táticos, munições de permanência prolongada e plataformas de longa autonomia que operam em ambientes hostis.
Leia o Visão geral da tecnologia
Sistemas avançados de navegação inercial (INS) para navegação confiável em ambientes operacionais desafiadores
Soluções inerciais de ponta para navegação e posicionamento de alta precisão em ambientes sem GPS
Soluções avançadas para modernização da defesa: propulsão, sensores, comunicação e sistemas de realidade aumentada
IMU de nível tático, GPS/INS, soluções de orientação de armas
Soluções avançadas de navegação para aplicações de defesa e aeroespaciais de missão crítica
Tecnologias de ponta em controle de voo e navegação sem GNSS para plataformas UAV militares e governamentais
Sistemas de deteção inercial MEMS, quartzo e FOG de alta precisão para aplicações militares, aeroespaciais e de defesa
Sensores inerciais e sistemas de navegação de fibra ótica, giroscópios a laser em anel e MEMS de alto desempenho
Sistemas de navegação e deteção inercial de alto desempenho para veículos militares terrestres e forças terrestres
Tecnologias de ponta para UAVs para empresas de defesa, fabricantes de drones e integradores de sistemas
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Os sistemas de navegação inercial (INS) para drones proporcionam posicionamento, estimativa de velocidade, determinação da atitude e continuidade da navegação para veículos aéreos não tripulados (UAV) militares e de defesa. Ao calcular os vetores de estado da aeronave a partir de acelerómetros e giroscópios a bordo, um sistema de navegação inercial para drones fornece uma base de navegação autónoma que não depende de sinais de radiofrequência externos.
A importância da navegação inercial em drones tem vindo a aumentar à medida que as ameaças de guerra eletrónica se tornam mais avançadas. Os ambientes operacionais modernos podem incluir interferência, falsificação, meaconing ou bloqueio do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS), afetando os sinais do GPS, Galileo, GLONASS e BeiDou. Para aeronaves não tripuladas que realizam missões fora do alcance visual (BVLOS), recolha de informações, perfis de ataque em profundidade, aquisição de alvos ou vigilância marítima, é essencial uma navegação resiliente. Embora um INS para UAV seja normalmente combinado com recetores GNSS para uma inicialização precisa da posição e correção periódica de erros, o seu principal valor reside na capacidade de manter a navegação quando os sinais externos se deterioram ou desaparecem.
Sistema de navegação inercial para drones IRINS LEO-aided da Inertial Labs, uma empresa da VIAVI Solutions
Uma arquitetura de UAV com navegação inercial deve ser adaptada ao tamanho, ao perfil da missão, à dinâmica de voo e aos requisitos de autonomia da estrutura da aeronave.
A navegação inercial é uma capacidade fundamental em todos os drones de defesa, mas a seleção de hardware varia consoante a classe da plataforma:
As munições de cruzeiro requerem configurações de sistemas de navegação inercial para UAV altamente responsivas. Durante mergulhos de ataque final, trajetórias evasivas ou operações em zonas de contramedidas eletrónicas, o circuito de rastreio da IMU interna fornece dados angulares de alta frequência para a orientação e o engajamento do alvo.
As operações com drones navais envolvem ambientes monótonos, em movimento e com ventos fortes. As plataformas marítimas não tripuladas utilizam dados do INS para apoiar o rastreio de longa distância sobre a água, a estabilização, a navegação relativa ao convés e a recuperação autónoma em convés de navios de guerra sujeitos a balanço.
Um sistema de navegação inercial para drones baseia-se num conjunto de sensores internos de alta frequência que mede o movimento físico em três dimensões.
A Unidade de Medição Inercial (IMU) é o centro de deteção do INS, contendo acelerómetros e giroscópios ortogonais. A qualidade da IMU afeta diretamente a taxa de desvio, a estabilidade do rumo e o desempenho de navegação durante interrupções do GNSS:
Uma vez que a navegação por estimativa pura sofre de erros de posição que se acumulam continuamente ao longo do tempo, as arquiteturas modernas de INS (Sistema de Inércia) dos drones militares e dos UAV utilizam a fusão de sensores para limitar o desvio, validar o movimento e manter a precisão da navegação durante a degradação ou indisponibilidade do GNSS.
| Tecnologia | Como se integra com o INS dos drones |
| Sensores EO/IR | Os sensores EO/IR podem ser combinados com os dados do INS dos UAV para comparar imagens óticas ou infravermelhas em tempo real com as estimativas de movimento inercial. Isto ajuda a verificar o movimento na direção da rota, a identificar pontos de referência visuais e a corrigir o desvio transversal sem emitir sinais detetáveis. |
| Sistemas LiDAR | O LiDAR fornece dados espaciais 3D que podem ser combinados com os dados de navegação inercial dos drones para a localização em ambientes complexos. Integrado com um INS, ajuda a reduzir o desvio posicional e apoia a evasão de obstáculos em terrenos urbanos, desfiladeiros ou áreas confinadas. |
| Sistemas assistidos por radar | A navegação assistida por radar complementa o INS de um drone, medindo a velocidade em relação ao solo, a altitude e o movimento relativo ao terreno. Estas medições fornecem dados de correção para a solução inercial em condições meteorológicas adversas, na presença de agentes de obscurecimento, poeira, fumo ou na escuridão. |
| Navegação Referenciada ao Terreno (TRN) | A TRN integra a altimetria por radar ou laser com o INS de um UAV, comparando os perfis do terreno medidos com modelos digitais de elevação a bordo. Proporciona uma fonte de correção passiva para o desvio inercial, particularmente para sistemas autónomos avançados, perfis de voo a baixa altitude e armas de longo alcance. |
| Odometria visual | A odometria visual utiliza fotogramas sequenciais da câmara para estimar o movimento incremental e pode ser combinada com dados da IMU no filtro de navegação do drone. Isto ajuda a reduzir o desvio do INS durante as falhas do GNSS, fornecendo estimativas de velocidade relativa e de movimento a partir de características visíveis. |
| SLAM | O SLAM combina sensores a bordo com dados inerciais para criar um mapa local, ao mesmo tempo que estima a posição do UAV dentro desse mapa. Integrado com um INS de drone, permite a navegação em ambientes não cartografados, interiores, subterrâneos ou sem cobertura de GPS. |
A saída de alta frequência de um INS é distribuída pelos sistemas de voo, de missão e de carga útil, para garantir um controlo estável e uma execução precisa da missão.
Sistema de navegação inercial ANELLO Aerial INS para UAV, da ANELLO Photonics
A telemetria do INS fornece o feedback imediato necessário aos computadores de controlo de voo e aos pilotos automáticos para comandar as superfícies de controlo, ajustar a potência dos motores e executar alterações de direção. As atualizações inerciais de baixa latência ajudam a manter a estabilidade durante turbulências, cisalhamento do vento, voo estacionário, lançamento, recuperação e manobras defensivas bruscas.
O computador de missão combina os dados da IMU com os dados de sensores auxiliares utilizando Filtros de Kalman Alargados (EKF), filtros não lineares ou outros métodos de estimativa. Isto produz uma solução de navegação unificada que se mantém utilizável mesmo quando as atualizações do GNSS se tornam pouco fiáveis.
A maioria dos UAV militares combina a navegação inercial com o GNSS e outros sensores auxiliares para melhorar a precisão a longo prazo. Dependendo dos requisitos da missão, as arquiteturas podem utilizar fusão de sensores de forma flexível, restrita ou profundamente integrada para combinar medições inerciais com navegação por satélite, dados aéreos, navegação visual, radar, LiDAR ou outras fontes de posicionamento. Isto permite que as plataformas mantenham a precisão durante a degradação parcial do sinal, preservando simultaneamente a capacidade operacional durante interrupções do GNSS.
As cargas úteis de ISR requerem dados de referência angular de alta frequência para controlar a estabilização do cardã e manter imagens nítidas durante as manobras. Dados precisos de navegação e atitude também apoiam a georreferência de alvos. Uma maior precisão de navegação e atitude reduz diretamente o erro de localização do alvo (TLE), particularmente a distâncias de segurança prolongadas.
Os enxames de drones podem utilizar redes de dados táticas para partilhar dados de navegação entre plataformas. Futuras arquiteturas de navegação colaborativa poderão permitir que os UAV com posicionamento mais preciso auxiliem os sistemas próximos, ajudando a manter a integridade da formação e a continuidade da missão em ambientes de navegação degradados.
Os sistemas de navegação inercial para drones estão a ser cada vez mais desenvolvidos como parte de arquiteturas PNT resilientes mais abrangentes, que combinam autonomia a bordo, fontes de referência alternativas e técnicas avançadas de processamento.
Em conjunto, estes desenvolvimentos estão a orientar a conceção dos INS para UAV no sentido de arquiteturas de navegação multicamadas, capazes de manter a continuidade da missão em ambientes contestados, degradados e sem cobertura GPS.
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