Wymagania dotyczące interfejsu inercyjnej jednostki pomiarowej (IMU) SAE2020 dla zastosowań w pojazdach wojskowych i lotniczych

SAE International, założona jako Stowarzyszenie Inżynierów Motoryzacji, jest organizacją non-profit, która opracowuje i publikuje normy stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i pojazdów użytkowych. Opracowana przez tę organizację norma „SAE2020 Wymagania dotyczące interfejsu inercyjnych jednostek pomiarowych (IMU) dla zastosowań w pojazdach wojskowych i lotniczych” opisuje wymagania dotyczące interfejsu danych dotyczących inercji i monitorowania stanu dla inercyjnych jednostek pomiarowych stosowanych w pojazdach wojskowych i lotniczych.

Inercyjna jednostka miary lub inercyjna jednostka miary (IMU) to elektroniczny pomiar, który mierzy i raportuje przyspieszenie, orientację, prędkości kątowe i inne siły grawitacyjne. Urządzenia te składają się z 3 akcelerometrów, 3 żyroskopów i 3 magnetometrów, w zależności od wymagań kierunku. Przechylenie, nachylenie i odchylenie, po jednym na oś, dla każdej z trzech osi urządzenia.

Istnieją różne typy czujników IMU. Technologia IMU, oparta na technologii systemów mikroelektromechanicznych, umożliwia obniżenie kosztów i mniejsze zapotrzebowanie na energię, zapewniając jednocześnie wydajność. Dlatego te oparte na technologii systemy łączą wysoką wydajność i bardzo niską moc w mniejszej jednostce.

W zależności od mocy czujnika IMU, główne zastosowania obejmują sterowanie i stabilizację, nawigację i korekcję lub pomiary i testowanie. Jednakże typowe rynki jednostek pomiarowych obejmują sterowanie systemami bezzałogowymi, mobilne aplikacje mapowe na lądzie, w powietrzu lub na morzu oraz każdy ładunek wymagający stabilizacji lub oznakowania.

Ze względu na dobry stosunek wydajności do rozmiaru, IMU są idealne dla wszystkich rynków bezzałogowych, niezależnie od tego, czy są to bezzałogowe statki naziemne, bezzałogowe statki powietrzne (UAV), czy bezzałogowe statki morskie. IMU klasy taktyczno-nawigacyjnej stanowią jeden z głównych elementów wyposażenia stosowanego w samolotach czy statkach, rakietach, a nawet satelitach.

Inercyjna jednostka miary działa poprzez wykrywanie przyspieszenia liniowego za pomocą jednego lub większej liczby akcelerometrów oraz prędkości obrotowej za pomocą jednego lub większej liczby żyroskopów. Niektóre zawierają również magnetometr, często używany jako odniesienie do kursu.

Ograniczenia fizyczne ograniczają działanie IMU w niektórych zastosowaniach. Należy sprawdzić szeroki zakres standardowych funkcji i opisywanych przez nie parametrów, aby zapewnić odpowiedni wybór IMU spełniającego wymagania aplikacji. Głównymi wspólnymi cechami IMU są zasięg, rozdzielczość, szerokość pasma i częstotliwość próbkowania. Zakres definiuje się jako minimalną i maksymalną wartość wejściową, jaką może zmierzyć czujnik. Wszystko, co znajduje się poza zakresem, nie jest mierzone ani wysyłane przez czujnik. Najbardziej precyzyjną jednostką miary, jaką można podać w całym zakresie czujnika, jest rozdzielczość. Generalnie ta cecha nie jest zbyt istotna, gdyż większość stosowanych obecnie sensorów ma wysoką rozdzielczość. Przepustowość to maksymalna częstotliwość, z jaką reaguje czujnik lub system. Częstotliwość tę definiuje się ogólnie jako punkt, w którym odpowiedź spada do połowy mocy. Szerokość pasma nie tylko określa częstotliwości, które czujnik może mierzyć, ale jest odwrotnie proporcjonalna do stałej czasowej odpowiedzi czujnika analogowego. Czujniki o większej przepustowości szybciej reagują na dany bodziec, a ten czas narastania jest pierwszym elementem obliczania całkowitego opóźnienia systemu. Częstotliwość próbkowania to liczba próbek pobieranych przez czujnik na sekundę. Chociaż czasami używa się go zamiennie z szerokością pasma, częstotliwość próbkowania jest różna, ponieważ szerokość pasma może być dowolną określoną szybkością, w zależności od czujnika lub reakcji systemu.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen, które świadczy dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, nasza organizacja świadczy usługi testowania określone w normie „SAE2020 Wymagania dotyczące interfejsu inercyjnej jednostki pomiarowej (IMU) dla zastosowań pojazdów wojskowych i lotniczych” wraz ze swoimi przeszkolonymi i ekspertami daje również personel i zaawansowany sprzęt technologiczny.