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Problemstellung

Jeder Sensor, der in UAV- oder ROV-Systemen verbaut ist, muss leicht und klein sein und eine geringe Stromaufnahme aufweisen. Darüber hinaus ist eine hohe Stoßfestigkeit ein Schlüsselelement, um die Integrität der IMU bei einem Absturz zu bewahren. Hinsichtlich der Genauigkeit müssen die in professionellen Drohnen integrierten IMUs Präzisionen liefern, die der Klasse Inertial Tactical Grade entsprechen. Beschleunigungssensoren der Klasse Inertial Tactical Grade weisen Wiederholgenauigkeiten der Offset-Abweichung von etwa 1 mg auf.

Unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) können unterschiedliche Größen aufweisen, von tragbaren Geräten (SUAVs) bis hin zur Größe eines Kleinflugzeugs. UAVs führen Aufgaben unterschiedlicher Komplexität aus, wie beispielsweise Kartierung, Zielverfolgung und offensive Neutralisierung. Ein UAV kann ohne Piloten im autonomen Modus über einen mittleren Zeitraum (30 Minuten) bis hin zu einer langen Flugdauer (bis zu 20–30 Stunden) fliegen. Daher sind UAV-Systeme mit zuverlässigen Instrumenten zur Flugbahnsteuerung ausgestattet.

Warum dies wichtig ist

Die in einem UAV eingebauten Sensoren können beim Start bzw. bei der Landung hohen Beschleunigungen und wiederholten Stößen ausgesetzt sein. In einigen Fällen stehen die IMUs in direktem Kontakt mit der Außenluft. Ein Flugsystem basiert auf einem entscheidenden Punkt: Je geringer sein Gewicht und sein Energieverbrauch sind, desto länger fliegt es. Schließlich kann es zu einem Absturz der Drohne kommen, wodurch ihre Komponenten beschädigt werden können. Die unter Wasser eingesetzten ROVs sind hohem Druck ausgesetzt. Selbst wenn die Sensoren in einem Gehäuse befestigt sind, kann es zu Undichtigkeiten kommen, und Wasser kann das System beschädigen.

Für UAV-Systeme gelten die folgenden kritischen Anforderungen:

• Hohe Stabilität während Start, Navigationsmanövern und Landung
• Permanente Überwachung durch die verschiedenen integrierten Hochleistungssensoren
• Autonomie der Missionsdurchführung, selbst wenn das Steuersignal von der Bodenstation unterbrochen wird
• Autonomie der Fernsteuerung der Flugbahn basierend auf dem Autopilotsystem

Die Hauptfunktionskomponente des Autopiloten ist eine Inertial Measurement Unit (IMU), die aus hochpräzisen und stabilen Sensoren, 3-Achsen-Gyroskopen und 3-Achsen-Beschleunigungsmessern besteht. Die Autopilot-IMUs verfolgen die Flugbahn der Drohne und stabilisieren ihren Flug, selbst wenn die Drohne unter rauen Bedingungen betrieben wird.

IMUs bilden auch die Hauptfunktionskomponente eines weiteren Fahrzeugtyps – ferngesteuerter Unterwasserfahrzeuge (ROVs). ROVs erfüllen Aufgaben in rauen Umgebungen, unter Wasser, bei der Erkundung neuer Tiefseezonen oder bei der Erkundung radioaktiver Gebiete. Die Funktionen der IMU im ROV-System ähneln stark denen im UAV, mit dem einzigen Unterschied, dass sich die Umgebungen unterscheiden, in denen die Fahrzeuge betrieben werden.

Wie wir es lösen

Safran bietet eine skalierbare Lösung für jedes UAV oder ROV, das die Integrität der IMU mithilfe eines robusten MEMS-Beschleunigungsmessers gewährleisten muss.

Tactical-Grade MEMS-Beschleunigungsmesser MS1000

Der einfachste Weg, den kontinuierlichen Betrieb Ihres ROV oder UAV während des Flugs zu gewährleisten, ist die Integration des robusten MS1000 MEMS-Beschleunigungsmessers. Der MS1000 ist ein erstklassiger Beschleunigungsmesser, der speziell für Trägheitsanwendungen entwickelt wurde. Sein extrem niedriges SWaP-Profil (Size, Weight and Power – Größe, Gewicht und Energieverbrauch) ermöglicht es, ihn problemlos in jedes Modul innerhalb eines UAV, ROV oder jeder IMU an Bord eines Starrflüglers zu integrieren. Der MS1000 hält intensiven Vibrations- und Temperaturbelastungen stand und erreicht damit seine robuste Leistungsklassifizierung. Das wohl bemerkenswerteste Merkmal dieses winzigen, aber äußerst präzisen Beschleunigungsmessers ist sein Energieverbrauch von lediglich 10 mW – zehnmal weniger als bei vergleichbaren bestehenden Lösungen.

Die MEMS-Beschleunigungsmesser-Produktreihe kann in Autopilotsysteme, AHRS-Systeme (Attitude and Heading Reference System) sowie Schiffsnavigations- und Steuerungssysteme integriert werden.

Warum Safran wählen

• Zuverlässig unter extremen Bedingungen – Der MS1000 ist so konzipiert, dass er extremen Beschleunigungskräften standhält, die einem Vielfachen der Erdbeschleunigung entsprechen.
• Selbsttestfunktion – Der integrierte Selbsttestmodus erzeugt ein Rechtecksignal an den Geräteausgängen (OUTP & OUTN) und kann zur Erkennung von Gerätefehlern genutzt werden. Dies kann dazu beitragen, Systemausfälle zu verhindern, bevor sie auftreten.
• Gewährleistet Sicherheit & Zuverlässigkeit – Das hochwertige Sensordesign der MEMS-Beschleunigungsmesser unterstützt Testingenieure weltweit dabei, schnell und flexibel die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Fahrzeugen, Geräten und Gebäuden zu gewährleisten.
• Unschlagbare Leistung – Langzeit-Bias-Wiederholgenauigkeit: 1,2 mg (±10g, typ.)