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

5.2.3 Acelerômetro
O acelerômetro é o sensor que mede, na realidade, a força específica sobre o sensor, ou seja, a
soma das forças normalizadas como aceleração para um dado corpo de provas dentro do sensor.
Isso faz com que o sensor seja capaz de medir não só a aceleração do corpo em si, mas também a
gravidade e outras forças atuantes sobre o corpo [61, 63].
Por um lado, a possibilidade de medição da gravidade permite a estimação de atitude do corpo,
através da medição do vetor gravidade no sistema de coordenadas da aeronave. Por outro lado,
isso dificulta muito a estimativa de aceleração da aeronave em si, pois o vetor gravidade deve ser
rotacionado com base na estimativa de orientação e depois subtraído do resultado - um processo
que gera muitas incertezas.
O modelo do acelerômetro é dado por [63]:
¯f = Cm C sf (g + a rot + a + b) (5.5)
Onde C m é a matriz de alinhamento entre os eixos e dos eixos com o corpo, C sf é a matriz diagonal
dos fatores de escala, g é o vetor gravidade no sistema de coordenadas do acelerômetro, a rot é a
aceleração centrífuga devido a rotação do corpo, a é a aceleração em si, e b é o viés. ¯f é o que é
efetivamente lido pelo acelerômetro.
O componente a rot merece certo destaque. Ele é fruto da aceleração centrífuga que surge
quando o corpo está em movimento de rotação. Duas rotações devem ser consideradas: a da
rotação do acelerômetro em torno do centro de gravidade da aeronave, e a da rotação da terra em
torno do próprio eixo. Em aplicações mais sensíveis (IMUs de alta precisão), ambos os fenômenos
devem ser compensados [61, 63]. Porém, nessa aeronave, o acelerômetro foi posicionado o mais
próximo possível do centro de massa da aeronave, para minimizar o efeito da rotação da aeronave,
e a sensibilidade do acelerômetro não captura o efeito da rotação da terra (também chamada de
componente tangencial da gravidade).
Outra simplificação que pode ser feito no modelo é assumir que os eixos são ortogonais e
alinhados, ou seja, C m = I 3 . Dessa forma, o modelo simplificado é:
¯f = Csf (g + a + b) (5.6)
Cujo resultado é de cada elemento do vetor resultante é sujeito a Equação 5.1 para receber
sentido físico.
5.2.4 Girômetro
Os girômetros são os sensores responsáveis pela medida das velocidades angulares nos eixos da
aeronave. Tradicionalmente, eles são considerados os sensores mais confiáveis para a estimação de
orientação, pois sensores de alta qualidade podem ser integrados para fazer a estimativa de pose
a partir de uma referência inicial [61, 63]. Porém, sensores que apresentam viés baixo o suficiente
para tornar a estimativa utilizável costumam custar muito caro e ser de uso militar ou aeronáutico
(restrito para uso civil).
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