Fondata nel 1995, con sede in San Josè California, si
occupa di progettazione e costruizione di sensori.
Accelerometri, inclinometri, magnetometri e sistemi inerziali e
da qualche anno è entrata con successo nel campo dei sensori
wireless.
Sensori che trovano il loro impiego in aeronautica,
applicazioni di terra e marine, ambientali, agricole, industriali
di costruzione, di controllo, sicurezza ed applicazioni
motoristiche in genere.
Cos’è un sistema Inerziale?
• È un insieme di sensori che misurano
le forze inerziali generate dal
movimento di un oggetto
• Misure triassiali di:
– Accelerazioni
– rotazioni
• La Navigazione è l’applicazione più
frequente
Cos’è un Accelerometro?
• È un sensore di misura dell’accelerazione lungo un
asse generata dal movimento di un oggetto.
Accelerazione
m/s^2
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
a [m/s2]
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
-1.2
-1.4
-1.6
-1.8
-20
0
20
40
60
80
100
ms
MEMS
Accelerometro
(Micro Electro Mechanical System)
• Una variazione di capacità
proporzionale
all’accelerazione subita
– L’armatura superiore oscilla
avvicinandosi od
allontanandosi dall’inferiore
• influenza della temperatura
ridotta rispetto agli
accelerometri resistivi
• Risposta in frequenza da 0 Hz
-> rileva anche accelerazioni
statiche (gravità)
Cos’è un giroscopio?
Il giroscopio, a sistema rotante, è costituito da una massa che ruota
saldamente attorno ad ogni singolo asse, libera di muoversi.
Quando il sensore viene inclinato, si genera un moto di precessione
sull’asse della massa rotante, ed è quindi possibile risalire alla
variazione d’angolo dovuta all’inclinazione del giroscopio
• È un corpo (cilindro, disco, ecc.)
con simmetria di rotazione rispetto
ad un asse (detto asse giroscopico)
sostenuto, in genere, da un telaio
(sospensione) e che può essere
messo in rapida rotazione
• È utilizzato per determinare le
velocità angolari
deg/sec
Giroscopi MEMS
Il giroscopio (MEMS) a sistema vibrante è
costituito da una massa sospesa attraverso
dei sistemi elastici che le permettono di
muoversi in entrambe le direzioni x ed y.
Un’elaborazione del segnale
permette di ricavare
la velocità angolare
Com’è composta la NAV420?
• 3 giroscopi MEMS rilevano le 3 velocità angolari
• 3 Accelerometri MEMS rilevano le 3 accelerazioni
• 1 Magnetometro triassiale rileva il campo magnetico
terrestre
• 4 sensori di temperatura
• 1 DSP ( Digital Signal Processing)
• 1 Ricevitore GPS
Schema NAV420
NAV420
• Il DSP riceve i segnali dai sensori inerziali e dai
magnetometri
• Converte i segnali in digitale
• Filtra, elabora e trasmette tutto all’esterno
• I sensori analogici sono campionati ad 1kHz, filtrati e
sotto-campionati dal DSP
• Una EEPROM contiene i dati di calibrazione così da
avere misure già calibrate
• L’algoritmo utilizzato è un filtro di Kalman che corregge
la traiettoria usando accelerazioni, velocità angolari,
mentre il GPS ed i magnetometri correggono gli errori
dei sensori e eventuali errori introdotti da materiali
ferrosi
NAV420
NAV420_Flash.swf
• Il DSP effettua una traiettoria basata su un trigger
temporale a 100Hz
• Sincronizza il campionamento dei sensori con il
tempo GPS UTC (Universal Coordinated Time)
quando disponibile
• Gli assi ortogonali sono disposti come in figura:
X
y
z
Software NAVView
• Il Software NAVView
si occupa di prendere
i dati dall’interfaccia
seriale, visualizzarli a
video e creare un file
di logging al
campionamento
desiderato