Os Sistemas de Navegação Inercial (INS) para veículos terrestres militares fornecem dados contínuos de posicionamento, velocidade, atitude e rumo, independentemente de sinais de navegação externos. Estes sistemas apoiam tanques de combate principais, veículos de combate de infantaria, veículos blindados de transporte de pessoal, artilharia autopropulsada e veículos terrestres não tripulados (UGV) que operam em ambientes eletromagnéticos contestados e onde o acesso ao GNSS é negado.
Esta página apresenta os principais sistemas de navegação inercial integrados nos veículos e sistemas de navegação inercial montados em veículos, concebidos para PNT resiliente, fusão de sensores, mobilidade autónoma e navegação crítica para a missão.
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 garantidas de posição, navegação e temporização (PNT) para militares e defesa
Soluções avançadas de navegação para aplicações de defesa e aeroespaciais de missão crítica
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
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Os sistemas de navegação inercial integrados nos veículos tornaram-se uma capacidade essencial para os veículos terrestres militares modernos, oferecendo informações contínuas sobre a posição, a velocidade e o rumo, de forma totalmente independente de sinais externos. Ao contrário das arquiteturas que dependem de satélites, um sistema de navegação inercial montado no veículo calcula o movimento através de sensores a bordo, garantindo que as tripulações mantenham a consciência situacional quando as comunicações falham ou as ligações ao Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) se perdem completamente.
Em ambientes eletromagnéticos contestados, onde a guerra eletrónica e o bloqueio deliberado são comuns, estas soluções INS montadas em veículos proporcionam uma fonte segura de dados de Posição, Navegação e Cronometria (PNT). Através da implantação de sistemas táticos avançados de navegação inercial terrestre que se integram com a eletrónica dos veículos e os computadores de missão, as plataformas militares terrestres mantêm a mobilidade crítica e a prontidão operacional em qualquer teatro de combate de alto risco.
Sistema de Navegação Inercial Tático Duplo GEO-FOG 3D da Emcore Corporation
Os tanques de combate principais operam nos ambientes mais adversos da Terra. Centros urbanos, florestas densas, zonas montanhosas e zonas de combate de alta intensidade apresentam choques, vibrações e bloqueios de sinal extremos. Um sistema de navegação inercial (INS) de nível tático fornece dados altamente precisos sobre a direção e a atitude diretamente ao sistema de controlo de fogo do tanque, garantindo que as armas e os sensores eletro-ópticos permaneçam precisamente estabilizados e alinhados enquanto o tanque dispara em movimento por terrenos acidentados. Além disso, os sistemas de rastreio das forças amigas e de gestão de combate dependem destes dados de posição ininterruptos para coordenar manobras blindadas e evitar confrontos acidentais quando o GNSS está bloqueado.
Os IFVs devem combinar mobilidade tática rápida e proteção das tropas, operando em estreita coordenação com unidades blindadas. Os IFVs modernos utilizam dados inerciais como variável central nas redes de fusão de sensores a nível do veículo, integrando radares, sistemas de proteção ativa (APS) e cargas úteis de imagem térmica. Esta estrutura de navegação robusta evita também perdas de sinal causadas por canyons urbanos, túneis e obstruções estruturais.
Os APC centram-se no transporte seguro de pelotões de infantaria em campos de batalha extensos e imprevisíveis. As variantes de APC equipadas com INS mantêm o rastreio automatizado de comboios e a execução de percursos durante cortes totais de comunicações. Estas implantações a nível de frota exigem um equilíbrio cuidadosamente otimizado entre durabilidade militar, dimensões compactas e acessibilidade ao longo do ciclo de vida.
Os dados precisos de orientação e posição determinam a letalidade e a capacidade de sobrevivência dos meios de fogo indireto. A navegação inercial a bordo permite que as unidades de artilharia se posicionem, calculem automaticamente linhas de tiro precisas em elevação e azimute e disparem sem círculos de mira manuais ou referências externas. Ao reduzir drasticamente os tempos de montagem e desmontagem, o INS permite que as tripulações ataquem alvos e se desloquem antes que o fogo de contra-bateria possa ser iniciado, possibilitando táticas eficazes de disparar e fugir.
À medida que os sistemas autónomos e semiautónomos proliferam no campo de batalha, o papel do hardware inercial expandiu-se, tornando-se a camada fundamental da autonomia dos veículos. Enquanto os sensores de visão e de medição de distâncias proporcionam a perceção ambiental, os algoritmos autónomos de planeamento de trajetória e de evasão de obstáculos dependem fortemente de uma referência de movimento estável e de alta frequência proveniente do INS. Para os UGV que operam em profundidade em território disputado, a navegação inercial resiliente evita o fracasso da missão durante ataques eletrónicos ou interrupções na ligação de comando.
Esta secção analisa a forma como os veículos militares navegam em ambientes de guerra eletrónica altamente disputados, através da integração de conjuntos inerciais e de navegação por satélite.
PETRA, um sistema tático avançado de navegação inercial, da Honeywell Aerospace
Embora a navegação por satélite ofereça uma excelente precisão de posicionamento global a longo prazo, os seus sinais encontram-se enfraquecidos quando chegam à superfície da Terra, tornando-os fáceis de perturbar. Para contrariar esta vulnerabilidade, as plataformas de defesa utilizam uma arquitetura híbrida conhecida como GNSS-INS integrado no veículo.
Em condições normais de funcionamento, os dados GNSS limitam e corrigem continuamente os pequenos erros de desvio, dependentes do tempo, inerentes aos sensores inerciais. Quando se perde o sinal de satélite, o sistema faz uma transição suave para a navegação por estimativa, recorrendo aos sensores a bordo para preservar a integridade da navegação sem interromper a solução de navegação.
A guerra eletrónica transformou a navegação de uma funcionalidade básica numa capacidade altamente disputada. Os adversários de nível equivalente utilizam sistemas de interferência de área alargada, plataformas direcionais de negação de espectro e meios de ataque eletrónico localizados, concebidos para quebrar a ligação por satélite em setores operacionais inteiros. Os veículos terrestres devem ter a capacidade de manobrar através destas zonas, uma capacidade possibilitada principalmente por plataformas táticas de navegação inercial de alto desempenho, frequentemente complementadas por sensores de navegação adicionais.
Os ataques de falsificação de sinal, em que um adversário transmite sinais de satélite falsos para induzir o recetor de um veículo a reportar coordenadas de posicionamento incorretas, representam uma grave ameaça às manobras terrestres.
Para contrariar esta situação, umrecetor INS/GNSS moderno montado num veículo combina o GPS com código M criptográfico ou antenas de padrão de receção controlada (CRPA) com software de validação inercial. Uma vez que os sensores inerciais não são afetados pela falsificação por radiofrequência, o sistema pode comparar as medições GNSS recebidas com estimativas de movimento inercial derivadas de forma independente. Caso seja detetada uma divergência, o filtro de navegação pode assinalar os dados GNSS como não fiáveis e reduzir ou rejeitar a sua contribuição para a solução de navegação.
Para ampliar o desempenho durante períodos prolongados sem sinal GNSS, os desenvolvedores combinam sistemas inerciais com conjuntos de sensores auxiliares.
A TRN utiliza sensores ativos para medir perfis de elevação da superfície local e compara-os com mapas digitais de dados de elevação do terreno pré-carregados. Esta correlação fornece determinações de posição absolutas que limitam os erros de deriva do INS sem emitir nem receber sinais de rádio externos.
Ao tirar partido de câmaras óticas robustas combinadas com algoritmos de visão baseados em computação de ponta, a navegação visual rastreia pontos de referência e características da paisagem local. A fusão de cálculos de fluxo ótico com o INS proporciona um método excecional para verificar a velocidade relativa e a distância percorrida, particularmente em ambientes urbanos ou florestais com muitos obstáculos.
Os sensores LiDAR emitem impulsos de laser para criar uma representação 3D altamente precisa, sob a forma de nuvem de pontos, do ambiente circundante do veículo. Quando integradas com o fluxo de dados inerciais, as técnicas de localização e mapeamento simultâneos (SLAM) do LiDAR proporcionam uma capacidade de navegação altamente precisa em ambientes onde a visibilidade é fraca ou onde o rastreio ótico tradicional é prejudicado.
A odometria das rodas monitoriza as rotações físicas do sistema de transmissão do veículo através do barramento CAN ou de codificadores externos. Embora suscetível a erros causados pelo deslizamento das rodas, lama e terreno irregular, a fusão dos dados de odometria com o motor de estado do INS proporciona ao computador de navegação uma base de referência de velocidade fiável que reduz drasticamente o desvio de posição em trajetos de longa distância.
Garantir a capacidade de sobrevivência operacional exige que os sistemas de navegação de veículos terrestres cumpram normas ambientais, mecânicas e elétricas rigorosas.
Os meios terrestres militares constituem ambientes adversos para componentes eletrónicos sensíveis. As viagens intensas em terreno acidentado, os impactos de alta aceleração (G) nas pistas e o recuo das armas produzem tensões estruturais que podem facilmente induzir ruído nos sensores ou falhas de hardware.
A conformidade com os requisitos da norma MIL-STD-810 é normalmente exigida para programas de veículos terrestres militares. Os sistemas utilizam isolamento mecânico interno, invólucros reforçados e suportes de montagem submetidos a análises exaustivas por elementos finitos para amortecer as forças externas. Além disso, os sensores internos são geridos termicamente através de elementos de aquecimento calibrados ou dissipadores de calor de precisão, de modo a garantir que as flutuações de temperatura em missões no deserto ou na região ártica não alterem a estabilidade da polarização dos sensores.
O perfil eletromagnético no interior de um veículo tático moderno é incrivelmente denso, repleto de rádios de rede de combate de alta potência, sistemas de radar ativos e bloqueadores anti-IED.
O equipamento de combate deve resistir à exposição contínua a areia abrasiva, lama espessa, travessias em águas profundas e agentes de descontaminação químicos, biológicos, radiológicos e nucleares agressivos. Os conjuntos INS de nível militar apresentam classificações elevadas de proteção contra a penetração (IP67 ou IP68), utilizando vedantes herméticos de alta resistência, estruturas de alumínio anodizado resistentes à corrosão e conectores circulares militares para proteger os sensores internos sensíveis e os componentes eletrónicos.
O panorama da navegação terrestre militar está a mudar rapidamente devido a avanços na microengenharia e a requisitos de sistemas abertos.
Estes avanços interligados garantem que os recursos terrestres de próxima geração mantenham uma vantagem tecnológica decisiva em domínios altamente disputados.
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