Saiba como calibrar os magnetômetros dos INS da Aeron para obter medições precisas do campo magnético.
O que é um magnetômetro?
Um magnetômetro é um sensor ou dispositivo que mede a intensidade e a direção dos campos magnéticos no ambiente ao redor. É um instrumento essencial em geologia, navegação, arqueologia e ciência espacial, e ajuda a detectar e analisar fenômenos magnéticos. Há diferentes tipos de magnetômetro, projetados para medir a direção, a intensidade ou a variação relativa de um campo magnético em um ponto específico.
Como ele funciona?
Um magnetômetro funciona medindo a intensidade e a direção de um campo magnético. Em geral, baseia-se no princípio da indução magnética, em que campos magnéticos variáveis induzem correntes em bobinas de fio, ou na interação de materiais magnéticos com campos magnéticos externos. Ele detecta variações do campo magnético com sensores como elementos fluxgate, de efeito Hall ou magnetorresistivos. Esses sensores produzem sinais proporcionais ao campo magnético, que são processados para medir a intensidade e a direção do campo.
Estimativa de direção com o magnetômetro
Montar um INS com magnetômetro sobre objetos com materiais ferromagnéticos, ou perto deles, pode distorcer o campo magnético e levar a erros na estimativa de orientação. Para resolver isso, a Aeron oferece um utilitário de software proprietário que corrige as perturbações magnéticas do INS da Aeron.
Causas dos erros magnéticos
Distorções de ferro duro (viés): causadas por campos magnéticos permanentes de ímãs ou de materiais magnetizados, como:
Ímãs
Metais magnetizados
Fios de alta corrente
Fios de alto-falantes
Motores
Distorções de ferro mole: causadas por materiais paramagnéticos que desviam e distorcem o campo magnético da Terra, incluindo:
Metais ferrosos (ferro, aço)
Níquel
Fibra de carbono
Erros comuns no alinhamento dos sensores:
Desalinhamento dos eixos
Não ortogonalidade por imprecisões de fabricação
Visão geral do processo de calibração
Para calibrar magneticamente o INS da Aeron, siga as etapas abaixo:
1. Precauções
O dispositivo deve ser girado em movimento circular sobre uma superfície horizontal. O ângulo de inclinação (rolagem/arfagem) da superfície deve ficar próximo de zero e não pode passar de ±5 graus.
A área em que a calibração será feita deve estar livre de interferência magnética.
Evite montar o INS perto de arestas vivas de materiais ferromagnéticos, pois elas concentram as distorções magnéticas.
2. Preparação
Instale o INS com firmeza para evitar movimento durante a calibração.
Não é exigida nenhuma orientação de montagem específica.
3. Coleta de dados
Gire o INS por várias orientações para capturar os dados brutos dos sensores.
Use o utilitário da Aeron para registrar esses dados.
4. Procedimento
Ligue o dispositivo.
Execute o AICS (utilitário da Aeron).
Conecte a porta do dispositivo ao computador/laptop.
O usuário pode conectar o dispositivo pelo menu Arquivo -> Conectar ou pelo botão da barra de ferramentas, como mostram a Figura 1: menu Arquivo - Conectar e a Figura 2: Conectar - botão da barra de ferramentas.
Figura 1: menu Arquivo - Conectar
OU
Figura 2: Conectar - botão da barra de ferramentas
Selecione a porta COM e a taxa de baud na lista suspensa.
Clique em Conectar.
Clique no ícone Configuração na barra de ferramentas e selecione a guia Configurações do magnetômetro; será exibida uma janela como a da Figura 3.
Figura 3: calibração magnética - configurações do magnetômetro
Informe o valor de rumo do sistema de referência. O valor de offset é exibido calculando a diferença entre os valores de rumo do dispositivo e do sistema de referência. Clique em Salvar para aplicar as configurações.
Informe os dados de posição (latitude e longitude) do local da calibração magnética para o WMM.
OU
Se houver GNSS FIX disponível, clique em “Usar posição atual”.
Selecione a data atual.
Selecione o arquivo WMM.COF mais recente OU ignore para usar o arquivo WMM integrado.
Agora clique em Calcular > Salvar para gravar todas as configurações acima.
O dispositivo está pronto para iniciar a calibração.
Clique no ícone de configurações magnéticas (
) disponível na barra de ferramentas.
Figura 4: calibração magnética - etapa 1
Clique no botão Iniciar para começar o processo de calibração magnética. Siga as instruções que aparecem na caixa de status, como mostra a Figura 4.
Figura 5: calibração magnética - etapa 2 - iniciar o processo
Gire o dispositivo (ou a plataforma em que ele está instalado) lentamente e acompanhe o processo de calibração na barra de “Status”. Verifique a porcentagem de “Progresso” durante a atividade. Leia com atenção as mensagens de status.
Figura 6: calibração magnética - etapa 3 - em andamento, 15% (a)
Figura 7: calibração magnética - etapa 3 - em andamento, 84% (b)
Figura 8: calibração magnética - etapa 4 - processo concluído, 100%
Quando o progresso chegar a 100%, o processo de calibração magnética foi concluído com êxito e os dados necessários para a calibração foram coletados.
Clique em Parar > Salvar para gravar a calibração.
O dispositivo passará então para o modo de navegação.
Figura 9: calibração magnética salva com sucesso
Concluída a calibração, verifique se há algum offset entre o sistema de referência e o dispositivo.
Figura 10: calibração magnética - offset
Clique no botão Salvar.
A calibração está concluída.
Quando as etapas acima são seguidas em sequência, a calibração magnética é concluída com sucesso.
5. Recalibração
É necessária se a posição de montagem ou a geometria do objeto mudar de forma significativa.
É necessária para manter a precisão ao longo do tempo ou após modificações.
6. Recursos adicionais e observações
Variabilidade ambiental: o campo magnético da Terra varia geográfica e temporalmente.
Integração do modelo magnético: o utilitário da Aeron incorpora o World Magnetic Model (WMM) mais recente para atualizar os dados magnéticos conforme a localização (latitude, longitude e altitude) e o horário UTC atual.
Entrada de localização e hora: podem ser informadas manualmente ou obtidas automaticamente por GNSS.
Correção de offset: A declinação magnética local pode causar offsets de guinada de vários graus, que podem ser corrigidos durante a calibração.
Gráficos e visualização de dados
Os resultados da calibração são visualizados em gráficos de antes e depois da calibração, que demonstram a eficácia do processo em várias categorias (por exemplo, calibração 3D).
Observação: uma calibração correta garante que o INS mantenha alta precisão e ajuda a operar em ambientes livres de interferência ferromagnética. Recomenda-se calibrar regularmente se a montagem ou o ambiente ao redor mudar.
Entre em contato com nossa equipe hoje mesmo para saber mais sobre as soluções de IMU e INS da Aeron.
Autor: Harsh Shah | Gerente assistente, Pré-vendas e Suporte
