Os Sistemas de Navegação Inercial (INS) marítimos fornecem dados autónomos relativos à posição, velocidade, rumo, atitude e movimento, sem dependerem de sinais externos de RF ou de satélite. Utilizados em navios de guerra, submarinos, embarcações de superfície não tripuladas (USV), veículos subaquáticos autónomos (AUV) e veículos operados remotamente (ROV), estes sistemas garantem uma navegação segura em ambientes onde o GNSS não está disponível ou em que a sua utilização é contestada.
Esta página apresenta os principais fornecedores de INS marítimos, que fornecem os dados de movimento e orientação de alta frequência necessários para a estabilização de sensores, controlo de fogo, integração de sistemas de combate, posicionamento dinâmico e operações autónomas.
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Um Sistema de Navegação Inercial (INS) marítimo fornece dados autónomos e contínuos relativos à posição, velocidade, rumo, atitude e movimento, sem depender de sinais externos de RF ou de satélite. Através do processamento da aceleração linear e da rotação angular por meio de sensores internos de alta precisão, um sistema de navegação inercial para aplicações marítimas calcula a cinemática em tempo real de uma embarcação.
Para os responsáveis pela definição de especificações no setor da defesa e para os integradores de sistemas, um sistema de navegação inercial para navios constitui um componente essencial da navegação naval moderna e das arquiteturas de Posicionamento, Navegação e Cronometria Assegurados (A-PNT). Em ambientes eletromagnéticos contestados, onde os Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS) são rotineiramente bloqueados, falsificados ou fisicamente prejudicados, um INS garante a continuidade da missão em ativos de superfície, submarinos e não tripulados.
INS marítimo da ANELLO, da ANELLO Photonics
Os navios de combate de superfície contam com o INS marítimo como núcleo dos sistemas de missão para fornecer dados críticos de inclinação, rolamento, rumo e elevação, necessários para estabilizar radares marítimos, alinhar sistemas de armamento e alimentar os Sistemas de Gestão de Combate (CMS). Além disso, os interceptores de alta velocidade e as embarcações de patrulha estão sujeitos a choques, vibrações e velocidades angulares extremas, tornando as medições inerciais de alta frequência vitais para manter a fiabilidade do rastreio durante manobras táticas agressivas e em condições marítimas adversas, em que os circuitos de rastreio por satélite frequentemente falham.
No caso dos Veículos Subaquáticos Autónomos (AUVs), o sistema permite uma navegação inercial subaquática robusta e funciona como a carga útil de navegação principal durante operações submersas. A navegação por estimativa é normalmente auxiliada por loggers de velocidade Doppler (DVLs) e sistemas de posicionamento acústico, a fim de reduzir o erro de posição acumulado durante travessias de longa duração, quando os sinais externos estão completamente indisponíveis. Os veículos operados remotamente (ROVs) utilizam esta telemetria de movimento para o controlo preciso do veículo em circuito fechado, a manipulação robótica submarina e a estabilização da carga útil dos sensores.
Entretanto, as Embarcações de Superfície Não Tripuladas (USV) dependem de um sistema de navegação inercial USV estreitamente integrado como espinha dorsal central da navegação para impulsionar o seguimento autónomo de rotas, algoritmos de evasão de obstáculos e sequências de implantação de carga útil.
Os submarinos têm de operar com absoluta discrição e sem acesso ao GNSS durante longos períodos, o que exige um sistema de navegação inercial submarino de desempenho ultra-elevado que minimize a acumulação de desvio entre atualizações de posição externas. Em ambientes de guerra eletrónica ativa, caracterizados por intensa negação ou falsificação do GNSS, a natureza totalmente passiva da deteção inercial garante uma integridade de navegação inquestionável, sem a emissão de sinais detetáveis.
M5000 Subsea INS/MRU da Micro Magic
As plataformas de guerra antissubmarina utilizam dados do INS para compensação de movimento em tempo real, a fim de estabilizar sonares montados no casco, submersíveis ou rebocados, eliminando eficazmente a distorção acústica causada pela ação das ondas na embarcação. Além disso, o INS transmite dados de atitude e rumo de alta frequência diretamente para os computadores de controlo de fogo destinados à artilharia naval, mísseis guiados, torpedos e Estações de Armas Remotas (RWS), a fim de melhorar a precisão do controlo de fogo e aumentar a probabilidade de acerto no primeiro disparo durante confrontos dinâmicos.
As arquiteturas navais modernas utilizam uma abordagem multissensor, incorporando um recetor INS GNSS marítimo de alto desempenho ou uma solução integrada numa estrutura de fusão de sensores estreitamente ou profundamente acoplada (normalmente um Filtro de Kalman Alargado) para limitar o desvio inercial inerente.
| Sensor de Navegação Secundário | Como se interliga e interage com o INS | Domínio típico |
| GNSS | Fornece vetores de posição e velocidade absolutos (através de NMEA ou registos binários via Ethernet/serial) ao filtro de Kalman do INS marítimo. O INS utiliza estes pontos de dados para estimar e corrigir os desvios internos dos sensores, limitando os erros de posição inerciais acumulados. | Apenas à superfície |
| Registo de Velocidade Doppler (DVL) | Transmite vetores de velocidade em relação ao solo ou à água (normalmente através de RS-232/485) diretamente para o sistema de navegação inercial submarino. O filtro de navegação utiliza esta velocidade relativa para reduzir substancialmente o desvio de posição durante operações submersas. | Subaquático (AUV / ROV / Submarinos) |
| Posicionamento Acústico (USBL / LBL / SBL) | Injeta coordenadas georreferenciadas periódicas ou dados de alcance/rumo acústicos no filtro de navegação do INS submarino através de ligações de telemetria acústica. Estas atualizações externas reiniciam o erro de desvio acumulado subaquático em intervalos definidos. | Operações submarinas |
| Sistemas de radar e sonar | Estes subsistemas atuam como consumidores de dados do INS; o INS transmite pacotes de dados de inclinação, rotação e rumo de baixa latência (através de barramentos síncronos de alta velocidade, seriais ou de rede) para os processadores de radar/sonar. Isto permite que os algoritmos de rastreio de alvos transformem com precisão as medições dos sensores no sistema de referência de navegação adequado. | Superfície e subsuperfície |
| Posicionamento Dinâmico (DP) | O INS fornece fluxos contínuos de dados de elevação, inclinação e rolagem de alta frequência ao controlador de DP, a fim de melhorar a compensação do movimento da embarcação e o desempenho na manutenção da posição. | Logística e Navios de Combate de Superfície |
| ECDIS / WECDIS | Recebe mensagens de navegação padrão (por exemplo, NMEA 0183/NMEA 2000) do INS, sobrepondo a posição verdadeira, o rumo verdadeiro e os vetores de velocidade da embarcação diretamente em cartas náuticas digitais de navios de guerra, para uma perceção da situação em tempo real. | A nível de frota |
A implantação naval exige o cumprimento de normas rigorosas em matéria de sustentabilidade ambiental e elétrica:
À medida que as plataformas navais se tornam cada vez mais autónomas e operam em ambientes mais disputados, o desenvolvimento do INS marítimo centra-se na redução do desvio, na melhoria das características SWaP-C e na expansão das capacidades de fusão de sensores. Os avanços na tecnologia MEMS, nos algoritmos de navegação assistidos por IA e na integração mais profunda com DVL, posicionamento acústico e fontes alternativas de PNT estão a contribuir para reforçar a resiliência da navegação em sistemas marítimos tripulados e não tripulados. Consequentemente, prevê-se que o sistema de navegação inercial marítimo continue a ser um componente fundamental da futura navegação naval, das operações marítimas autónomas e das arquiteturas de navegação fiáveis em ambientes sem acesso ao GNSS.
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