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Patente de los Estados Unidos O 3.296.872 lNElRTlAL NAVIGATION SYSTEM Maurits Ten Bosch, White Plains, y Donald S. Bayley, Bedford Village, N.Y., cedentes a M. Ten Bosch, Inc., Pleasantville, NY., una corporación de Nueva York Presentada Det. 4, 1960, Ser. No. 60.336 28 Reclamaciones. (Cl. 74-5.34)
En particular, se refiere a un sistema de navegación inercial ligero que implica una plataforma común que lleva giroscopios verticales este-oeste y norte-sur, así como rotores de compensación este-oeste y norte-sur, y en la ‘realización preferida también un giroscopio acimutal u horizontal, cuya plataforma con dichos giroscopios y rotores de compensación está encerrada en una carcasa esencialmente esférica que flota en un líquido que tiene una densidad adecuada de aproximadamente dos veces la del agua.
El presente sistema se diferencia de todos los demás sistemas inerciales en que no requiere la aplicación de grandes fuerzas entre la plataforma sensible que lleva los giroscopios y la base o estructura fijada al vehículo.
En todos los sistemas inerciales es necesario, para alcanzar la precisión requerida, utilizar los sensores de aceleración como indicadores nulos y no como dispositivos de lectura directa. Esto significa que hay que aplicar una fuerza o un momento de compensación para centrar los sensores de aceleración.
Un sistema de navegación inercial (INS) autónomo está formado por una unidad de medición inercial (IMU) y una unidad de cálculo. La IMU, que normalmente se compone de un acelerómetro de 3 ejes, un giroscopio de 3 ejes y, ocasionalmente, un magnetómetro de 3 ejes, controla la velocidad angular y la aceleración del sistema. Los sistemas de navegación inercial (INS) son sistemas de navegación que pueden calcular la ubicación relativa a un sistema/punto de referencia o en coordenadas absolutas. Un sistema INS está formado por al menos tres giroscopios y tres acelerómetros, que permiten al sistema calcular una solución de navegación. Esta solución de navegación incluye como mínimo la posición (normalmente latitud, longitud). El sistema de navegación inercial (INS) es un enfoque de navegación que utiliza acelerómetros y giroscopios para seguir la orientación y la ubicación de un objeto en relación con un punto de partida, una orientación y una velocidad determinados.
El INS es un sistema autónomo con una ocultación excepcional. Es independiente de cualquier información externa y no emite energía al espacio exterior, lo que lo hace adecuado para su uso en el mar, en el aire o bajo tierra. Dado que los sistemas de navegación inercial actualizan los datos con rapidez y tienen las ventajas de la precisión y la estabilidad, al tiempo que son diminutos y ligeros, pueden ofrecer datos completos de navegación, como la ubicación. Por ello, el INS es vital en la navegación militar y civil. Por ejemplo, la Marina de Estados Unidos concedió a Northrop Grumman Corporation un contrato para diseñar el sistema de navegación inercial de sustitución (INS-R) utilizado en los buques de combate y apoyo de la Marina. El INS-R mejora la precisión de la navegación en escenarios difíciles de la guerra marítima. Los sistemas no tripulados, como los vehículos aéreos no tripulados (UAV) y los vehículos submarinos no tripulados, pueden beneficiarse de los sistemas de navegación inercial (UUV). Éstos se emplean ampliamente en las industrias del petróleo y el gas, así como en la de defensa. En el sector de la defensa, los UUV se utilizan sobre todo para el contraataque, el desarme de minas submarinas y la protección de puertos. El INS utilizado en estos dispositivos no tripulados mejora la navegación y proporciona datos posicionales más precisos. Durante el periodo de proyección, es probable que esto impulse la demanda.
Una plataforma inercial mide continuamente las aceleraciones de la aeronave en los ejes Norte/Sur y Este/Oeste. El INS calcula las velocidades a partir de las aceleraciones medidas. A partir de estas velocidades se pueden obtener la pista y la velocidad de avance. La distancia recorrida por la aeronave en los ejes Norte/Sur y Este/Oeste se calcula a partir de las velocidades. Si se inserta una posición precisa en el INS antes de que la aeronave taxee, entonces se puede obtener una lectura continua de la posición.
Un INS es un sistema completamente autónomo e independiente de las ayudas a la navegación en tierra. Una vez que se le ha suministrado la información de posición inicial y correcta, es capaz de proporcionar una visualización precisa de la posición, la actitud y el rumbo. Puede calcular la trayectoria y la distancia entre dos puntos, mostrar el error de cruce, proporcionar información sobre el tiempo de llegada, la velocidad del terreno y el viento. También puede proporcionar información de guía y dirección para los instrumentos del piloto.
El sistema está compuesto por la plataforma inercial, los acelerómetros interiores y un ordenador. La plataforma, que detecta el movimiento de la aeronave sobre el terreno, contiene dos giroscopios. Éstos mantienen su orientación en el espacio, mientras que los acelerómetros detectan todos los cambios de dirección y la velocidad de movimiento.
Un sistema de navegación inercial (INS) es un dispositivo de navegación que utiliza sensores de movimiento (acelerómetros), sensores de rotación (giroscopios) y un ordenador para calcular de forma continua, por cálculo a ojo, la posición, la orientación y la velocidad (dirección y velocidad de movimiento) de un objeto en movimiento sin necesidad de referencias externas[1] A menudo, los sensores inerciales se complementan con un altímetro barométrico y, a veces, con sensores magnéticos (magnetómetros) y/o dispositivos de medición de la velocidad. Los sistemas de navegación inercial se utilizan en robots móviles[2][3] y en vehículos como barcos, aviones, submarinos, misiles guiados y naves espaciales[4]. Otros términos utilizados para referirse a los sistemas de navegación inercial o a dispositivos estrechamente relacionados son sistema de guía inercial, instrumento inercial, unidad de medición inercial (IMU) y muchas otras variaciones. Los sistemas de navegación inercial más antiguos solían utilizar una plataforma inercial como punto de montaje en el vehículo y los términos se consideran a veces sinónimos.
La navegación inercial es una técnica de navegación autónoma en la que las mediciones proporcionadas por acelerómetros y giroscopios se utilizan para seguir la posición y la orientación de un objeto en relación con un punto de partida, una orientación y una velocidad conocidos. Las unidades de medición inercial (IMU) suelen contener tres giroscopios ortogonales y tres acelerómetros ortogonales que miden la velocidad angular y la aceleración lineal, respectivamente. Al procesar las señales de estos dispositivos es posible seguir la posición y la orientación de un dispositivo.
