Desenvolvimento de um Veículo Aéreo Não-Tripulado - LARA ...

5.2 Modelos Sensoriais e Terrestres
A parte mais importante de um projeto de instrumentação é entender o que o sensor está
lhe dizendo - ou seja, o que é informação, o que é ruído, e o que são erros de medidas. Essas
informações são traduzidas de forma matemática em modelos, que são utilizadas tanto nos estimadores
(remoção de erros e ruído) como na etapa de calibração, dando sentido físico a grandeza
medida [59].
Nesse projeto, os sensores estão divididos em dois grandes grupos: sensores lineares simples, que
utilizam um modelo bastante simples de medição, e sensores especiais, com modelos e tratamento
matemático mais complexo.
Além de dominar a medida, é importante saber o que está sendo medido. Nesse contexto,
também serão estudados os modelos terrestres relevantes para o sistema de instrumentação, que
fornecem medidas atmosféricas, de gravidade e de campo magnético referenciais.
5.2.1 Sensores Lineares
Boa parte dos sensores podem ser ditos lineares, ou seja, eles seguem um modelo de reta dado
por [59, 60]:
¯z = sf z z + b z + ε (5.1)
Onde ¯z é a medida do sensor, s f é o fator de escala (scale factor) ou ganho do sensor, b é o viés
(bias ou offset) do sensor, z é a grandeza física medida, e ε é uma variável aleatória que representa
o ruído, dado por:
onde σ 2 é a variância da medida.
ε ∼ N (0, σ 2 ) (5.2)
O processo de calibração se resume a deduzir os valores de sf z e b z . Como não é possível
distinguir ε diretamente, o modelo que leva da medida a variável com sentido físico é [59]:
z = ¯z − b z
sf z
(5.3)
Na aeronave, os seguintes sensores seguem esse modelo:
• GPS
• Monitor de tensão da bateria
• Monitor de corrente da bateria
• Temperatura do ar externo
• Comandos dos rádios
• Sonar
86