A Unidade de Referência de Movimento (MRU) é um sistema de sensores projetado para medir e reportar os movimentos dinâmicos de um objeto, particularmente em ambientes marítimos e aeroespaciais. Essas unidades fornecem dados sobre movimentos de roll, pitch e heave, que são cruciais para navegação, estabilização e eficiência operacional. As MRUs utilizam tecnologias de sensor avançadas para fornecer dados de movimento de alta precisão em tempo real.
Esses dispositivos encontram aplicação em vários navios, incluindo navios e aeronaves, bem como plataformas industriais, onde contribuem para a manutenção da segurança operacional em condições de movimento constante.
Um MRU às vezes é chamado de Attitude & Heading Reference System (AHRS) ou Vertical Reference Unit (VRU), mas eles têm propósitos diferentes. Um AHRS fornece orientação 3D completa, incluindo rumo, e os engenheiros o usam frequentemente para navegação. Uma Motion Reference Unit se concentra na dinâmica do movimento, especialmente no movimento vertical, como o heave. Os operadores costumam usá-lo para estabilização marítima e compensação de movimento.
Para otimizar o desempenho de Heave:
- Posicione o sensor próximo ao centro de rotação e defina claramente o ponto de interesse, como montá-lo diretamente em cima do sonar MBES usando um “Ponto de Monitoramento”. Observe que apenas as medições de elevação podem ser transferidas; o "surge" e o "sway" devem permanecer medidos na IMU.
- Alternativamente, posicione o sensor em um local mais acessível ou mais próximo do ponto de interesse. Em seguida, configure corretamente o Braço de Alavanca Principal (COR) e o ponto de monitoramento.
Tecnologias por trás dos MRUs
O componente fundamental de um MRU é a Unidade de Medição Inercial (IMU), que compreende giroscópios e acelerômetros. Os giroscópios são instrumentos que detectam a rotação em torno de diferentes eixos e fornecem dados precisos de velocidade angular.
MRUs de alta qualidade frequentemente utilizam giroscópios de fibra óptica ou laser de anel para garantir estabilidade e precisão ideais. Os acelerômetros são capazes de medir a aceleração linear, permitindo assim o rastreamento do movimento ao longo dos eixos X, Y e Z. A maioria dos MRUs também incorpora a tecnologia GNSS com o objetivo de melhorar a precisão e a estabilidade do posicionamento.
As correções RTK e GNSS diferencial refinam ainda mais o rastreamento de movimento, reduzindo os erros de sinal. A utilização de algoritmos avançados de fusão de dados por uma unidade de referência de movimento é fundamental na consolidação das entradas do sensor em uma saída unificada e coerente. Os filtros de Kalman removem o ruído e melhoram a precisão da medição em todos os parâmetros de movimento.
Os algoritmos de fusão de sensores combinam dados de giroscópio, acelerômetro e GNSS para garantir um rastreamento de movimento mais confiável.
Aplicações das unidades de referência de movimento
Em aplicações marítimas, uma unidade de referência de movimento ajuda a estabilizar embarcações e aprimorar sistemas de posicionamento dinâmico. Além disso, auxilia na correção do movimento da embarcação durante levantamentos hidrográficos, aumentando, assim, a precisão do mapeamento do leito marinho. No campo da engenharia aeroespacial, os MRUs desempenham um papel fundamental no controle de UAVs, na estabilidade de aeronaves e no gerenciamento da orientação de satélites.
As indústrias offshore e submarina utilizam MRUs para guiar ROVs e estabilizar plataformas de perfuração. No domínio da engenharia civil, os MRUs desempenham um papel fundamental no monitoramento do movimento estrutural e na orientação de equipamentos de precisão em locais dinâmicos. Essas unidades funcionam de forma contínua, fornecendo dados que apoiam a segurança, a precisão e a operação eficiente. À medida que a tecnologia avança, os MRUs ou VRUs continuarão a evoluir para atender à crescente demanda por dados de movimento precisos.
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Qual é a diferença entre IMU e INS?
A diferença entre uma Unidade de Medição Inercial (IMU) e um Sistema de Navegação Inercial (INS) reside em sua funcionalidade e complexidade.
Uma IMU (unidade de medição inercial) fornece dados brutos sobre a aceleração linear e a velocidade angular do veículo, medidos por acelerômetros e giroscópios. Ela fornece informações sobre roll, pitch, yaw e movimento, mas não calcula dados de posição ou navegação. A IMU é projetada especificamente para transmitir dados essenciais sobre movimento e orientação para processamento externo para determinar a posição ou velocidade.
Por outro lado, um INS (sistema de navegação inercial) combina dados da IMU com algoritmos avançados para calcular a posição, velocidade e orientação de um veículo ao longo do tempo. Ele incorpora algoritmos de navegação como a filtragem de Kalman para fusão e integração de sensores. Um INS fornece dados de navegação em tempo real, incluindo posição, velocidade e orientação, sem depender de sistemas de posicionamento externos como o GNSS.
Este sistema de navegação é normalmente utilizado em aplicações que exigem soluções de navegação abrangentes, particularmente em ambientes com GNSS negado, como UAVs militares, navios e submarinos.
Unidade de medição inercial
Definição de unidade de medição inercial:
Uma unidade de medição inercialIMU) é um dispositivo eletrônico que mede e informa a força específica de um corpo, a taxa angular e, às vezes, o campo magnético, usando uma combinação de sensores:
- Acelerômetros → medem a aceleração linear.
- Giroscópios → medem a velocidade angular (taxas de rotação).
- Magnetômetros (opcional) → medem a orientação em relação ao campo magnético da Terra.
Ao processar esses dados, uma IMU fornece informações sobre orientação, velocidade e movimento. É amplamente usada em sistemas de navegação (aeroespacial, marítima, defesa, robótica, automotiva etc.), especialmente em ambientes em que os sinais de GPS não estão disponíveis ou não são confiáveis.