Fusion de sensores GNSS/IRS+ADC

Mucha gente pregunta por qué se sigue utilizando el sistema inercial de referencia (IRS) en los aviones si hoy en día contamos con el GNSS. La razón es la fusión de datos. La fusión de datos o fusión de sensores (multi-sensor) hace referencia al uso sinérgico de la información proveniente de diferentes sensores para lograr una tarea requerida por el sistema. En las modernas aeronaves se utilizan sistemas de navegación inercial porque este sistema tiene muchas ventajas. 

El IRS es autónomo, no necesita ningún soporte externo para funcionar, proporciona más información y es más preciso que un GNSS a corto plazo. No hay planes para que estye sistema desaparezca.Por el contrario, se requiere un sistema inercial para ciertas operaciones. Por ejemplo, el B787 no se puede volar sin al menos un IRU. 

La solución habitual para la navegación aérea es utilizar el IRS actualizado frecuentemente con un sistema GNSS. Gracias a esta actualización se reduce la deriva inherente a estos sitemas, siempre y cuando la señal GNSS esté disponible, sea precisa y fiable (los receptores GNSS profesionales pueden determinar su fiabilidad).

Si bien el IRS tiene varias desventajas, como por ejemplo, el tiempo de alineación inicial y la deriva, también tiene capacidades únicas:

• El IRS es autónomo, la posición se determina sin medios externos.
• La posición del IRS se puede actualizar 1.000 veces por segundo.
• El IRS proporciona información de posición como el GNSS, pero también orientación (actitud), velocidad de rotación y aceleraciones en los tres ejes. A corto plazo estos datos son muy precisos. Por ejemplo, el amortiguador de guiñada utiliza datos de movimiento instantáneos para contrarrestar el Dutch Roll.
• El IRS proporciona la dirección del norte verdadero (útil en rutas polares).

Por otro lado, los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) tiene ciertas desventajas:

• A diferencia de los sistemas de navegación inercial, dependen de muchos factores para funcionar, incluidos los satélites, las estaciones terrestres, las antenas o la actividad solar.
• Las señales GNSS se pueden obstruir, alterar o interferir.
• El GNSS se actualiza a un ritmo lento (por ejemplo, una o 10 veces por segundo, es decir, en un incremento superior a 20 m para un avión de pasajeros a Mach .85), debido a la gran cantidad de cálculos necesarios para extraer y procesar la débil señal de radio del GNSS.
• El GNSS más conocido, el Navstar GPS estadounidense, es un sistema militar financiado y administrado por la Fuerza Aérea de EE. UU.
• Si bien el GPS es siempre muy preciso para usos civiles, debe recordarse que el Departamento de Defensa de EE. UU. No ofrece ninguna garantía al respecto. Las especificaciones operativas de Navstar GPS para el servicio SPS (civil) permiten 72 minutos por día (2σ/percentil 95) con un DOP> 3, es decir, más de 17 m horizontalmente y 37 m verticalmente. Durante estos 72 minutos, el error es ilimitado.

En el campo de la aviación, GNSS e IRS están cada vez más relacionados y fusionados con los datos físicos del aire (ADC) y magnetómetros, esto es lo que se denomina fusión de datos/sensores para aprovechar lo mejor de cada sistema, verificar los resultados y detectar fallos en los sensores.

Como ejemplo de la vida cotidiana: sin un sensor inercial en el "receptor GPS" de un automóvil (más exactamente: un sistema de navegación asistido por GPS), el sistema de navegación no sabría que hacer en una rotonda. La precisión instantánea del receptor GPS, su baja frecuencia de actualización y su falta de detección de orientación le impedirían derivar correctamente la posición real y la salida apropiada de la rotonda. El conductor se encotraría dando vueltas continuamente.

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