Pendahuluan

Sebuah Sistem Navigasi Inersia (INS) adalah teknologi navigasi otonom yang berbasis pada sensor inersia seperti giroskop dan akselerometer. INS tidak bergantung pada sinyal eksternal, memberikan kemampuan siluman tinggi, kemampuan anti-interferensi yang kuat, dan pengoperasian segala cuaca. Ini banyak digunakan dalam dirgantara, UAV, navigasi laut, dan kendaraan otonom. Memahami navigasi inersia dimulai dengan dasar teorinya—Hukum Gerak Newton.

1. Dasar Teoretis: Tiga Hukum Newton

1.1 Hukum Pertama Newton: Hukum Inersia

"Sebuah benda yang diam tetap diam, dan sebuah benda yang bergerak terus bergerak seragam kecuali jika dikenai gaya eksternal."

Hukum ini mengungkapkan sifat benda untuk mempertahankan keadaan geraknya—inersia. INS memanfaatkan prinsip ini dengan mengukur perubahan gerak pembawa dalam ruang inersia untuk menghitung posisi, kecepatan, dan sikapnya.

1.2 Hukum Kedua Newton: Dinamika

"Percepatan suatu benda berbanding lurus dengan gaya yang diterapkan dan berbanding terbalik dengan massanya, yaitu, a = F/m."

Dalam navigasi inersia, akselerometer didasarkan pada hukum ini, mengukur gaya spesifik yang bekerja pada pembawa untuk menghitung percepatan, yang kemudian diintegrasikan untuk mendapatkan kecepatan dan perpindahan.

1.3 Hukum Ketiga Newton: Aksi dan Reaksi

"Untuk setiap aksi, ada reaksi yang sama dan berlawanan."

Hukum ini terwujud dalam INS sebagai kopling mekanis antara sensor dan pembawa, yang penting untuk pengendalian getaran, kompensasi kesalahan, dan pemodelan sistem.

2. Kerangka Inersia: Referensi untuk Navigasi

Validitas Hukum Newton memerlukan kerangka acuan inersia. Dalam INS, kerangka Inersia Berpusat Bumi (ECI) atau kerangka navigasi seperti NED biasanya dipilih sebagai referensi untuk menghitung lintasan pembawa.

3. Komponen dan Teknologi Kunci INS

INS tipikal terdiri dari:

• IMU (Unit Pengukuran Inersia): mencakup giroskop 3-sumbu dan akselerometer 3-sumbu
• Komputer Navigasi: menjalankan algoritma navigasi inersia, seperti Sistem Navigasi Inersia Strapdown (SINS)
• Filter Kalman: untuk fusi multi-sensor dan koreksi kesalahan

Teknologi navigasi inersia adalah komponen inti dari sistem navigasi presisi tinggi modern. Dari Hukum Newton hingga kerangka inersia, dan dari sensor hingga algoritma, setiap langkah mencerminkan integrasi mendalam fisika dan teknik. Dengan kemajuan teknologi MEMS, INS menjadi lebih murah, lebih akurat, dan lebih ringkas, menemukan aplikasi yang lebih luas dalam kendaraan otonom, robotika, dan perangkat yang dapat dikenakan pintar.

Tag / Kata Kunci

#Navigasi Inersia #INS #Hukum Newton #Kerangka Inersia #IMU #SINS #Kendaraan Otonom #Navigasi UAV #MEMS #Filter Kalman