Requisitos de interfaz de la unidad de medición inercial (IMU) SAE2020 para aplicaciones de vehículos militares y aeroespaciales

Fundada como Sociedad de Ingenieros Automotrices, SAE International es una organización sin fines de lucro que desarrolla y publica estándares utilizados para las industrias aeroespacial, automotriz y de vehículos comerciales. El estándar “SAE2020 Requisitos de interfaz de unidad de medición inercial (IMU) para aplicaciones de vehículos militares y de aviación” desarrollado por esta organización describe los requisitos de interfaz de datos de monitoreo de salud y inercial para unidades de medición inercial utilizadas en aplicaciones de vehículos militares y de aviación.

Una unidad de medida inercial, o unidad de medida inercial (IMU), es una medida electrónica que mide e informa aceleración, orientación, velocidades angulares y otras fuerzas gravitacionales. Estos dispositivos constan de 3 acelerómetros, 3 giroscopios y 3 magnetómetros según el requisito de dirección. Rollo, cabeceo y guiñada, uno por eje, para cada uno de los tres ejes del dispositivo.

Existen diferentes tipos de sensores IMU. La tecnología IMU, basada en tecnología de sistemas microelectromecánicos, permite menores costos y menores requisitos de energía al mismo tiempo que proporciona rendimiento. Por lo tanto, estos sistemas basados ​​en tecnología combinan alto rendimiento y energía ultrabaja en una unidad más pequeña.

Dependiendo de la clasificación del sensor IMU, las principales aplicaciones incluyen control y estabilización, navegación y corrección, o medición y prueba. Sin embargo, los mercados típicos de unidades de medida son el control de sistemas no tripulados, las aplicaciones móviles de cartografía ya sea terrestre, aérea o marítima, y ​​cualquier carga útil que requiera estabilización o marcado.

Debido a su buena relación rendimiento/tamaño, las IMU son ideales para todos los mercados no tripulados, ya sea relacionado con vehículos terrestres no tripulados, vehículos aéreos no tripulados (UAV) o vehículos marinos no tripulados. Las IMU de clase táctica y de navegación son uno de los principales componentes de los equipos utilizados en aviones o barcos, misiles e incluso satélites.

Una unidad de medición inercial funciona detectando la aceleración lineal usando uno o más acelerómetros y la velocidad de rotación usando uno o más giroscopios. Algunos también incluyen un magnetómetro, que a menudo se utiliza como referencia de rumbo.

Las limitaciones físicas restringen el funcionamiento de las IMU en determinadas aplicaciones. Se debe revisar una amplia gama de características estándar y el rendimiento que describen para garantizar la selección adecuada de una IMU para cumplir con los requisitos de la aplicación. Las principales características comunes de las IMU son el alcance, la resolución, el ancho de banda y la frecuencia de muestreo. El rango se define como los valores de entrada mínimo y máximo que un sensor puede medir. El sensor no mide ni emite nada que esté fuera del rango. La unidad de medida más precisa que se puede generar en todo el rango de un sensor se conoce como resolución. Generalmente esta característica no es muy importante porque la mayoría de los sensores que se utilizan hoy en día tienen alta resolución. El ancho de banda es la frecuencia máxima a la que responderá un sensor o sistema. Esta frecuencia generalmente se define como el punto en el que la respuesta cae a la mitad de potencia. El ancho de banda no sólo define las frecuencias que un sensor puede medir, sino que es inversamente proporcional a la constante de tiempo de la respuesta del sensor analógico. Los sensores con mayor ancho de banda responden más rápido a un estímulo determinado, y este tiempo de subida es el primer componente para calcular la latencia total del sistema. La tasa de muestreo es la cantidad de muestras extraídas por un sensor por segundo. Aunque a veces se usa indistintamente con el ancho de banda, la velocidad de muestreo difiere ya que el ancho de banda puede ser cualquier velocidad específica dependiendo del sensor o la respuesta del sistema.

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