Penjelasan Teknologi Navigasi Inersia: Prinsip Penentuan Posisi dari 1D hingga 3D

Pendahuluan Teknologi Inersia

(2) Prinsip Navigasi Inersia

Navigasi inersia adalah teknologi navigasi dan penentuan posisi fundamental yang didasarkan pada hukum mekanika klasik Newton. Ia menentukan posisi, kecepatan, dan sikap suatu objek yang bergerak dengan mengukur percepatan dan kecepatan sudutnya tanpa bergantung pada sinyal referensi eksternal.

Hubungan dasar dinyatakan sebagai:

Di mana:

• a = vektor percepatan

• v = vektor kecepatan

• r = vektor posisi

• t = waktu

Melalui integrasi berkelanjutan data percepatan dan laju sudut, sebuah Sistem Navigasi Inersia (INS) dapat menghitung informasi gerakan waktu nyata seperti perpindahan, kecepatan, dan orientasi.

Navigasi 1D (Satu Dimensi)

Dalam skenario navigasi satu dimensi yang disederhanakan, hanya satu akselerometer yang diperlukan.
Ia mengukur percepatan linier di sepanjang satu sumbu (misalnya, arah gerakan kereta api).

Prinsip utama:
Dengan mengintegrasikan percepatan sekali, Anda mendapatkan kecepatan; dengan mengintegrasikan kecepatan lagi, Anda mendapatkan posisi.

Navigasi Bidang 2D (Dua Dimensi)

Untuk gerakan bidang seperti kereta api atau kendaraan:

• Dua akselerometer digunakan untuk mengukur percepatan lateral dan longitudinal.

• Sebuah giroskop ditambahkan untuk mengukur sudut haluan waktu nyata (orientasi).

• Data percepatan diproyeksikan ke sumbu X dan Y dan diintegrasikan untuk menghitung kecepatan dan posisi dalam ruang 2D.

Aplikasi:
Kendaraan darat, sistem kereta api, robotika, kapal laut, dan sistem navigasi lainnya yang memerlukan pelacakan posisi pada bidang datar.

Navigasi 3D (Tiga Dimensi)

Untuk navigasi tiga dimensi penuh:

• Tiga akselerometer mengukur percepatan di sepanjang sumbu X (lateral), Y (longitudinal), dan Z (vertikal).

• Tiga giroskop mengukur gerakan sudut di sekitar masing-masing sumbu ini.

Menggabungkan keenam sensor ini memungkinkan sistem untuk menghitung informasi gerakan dan sikap 3D yang lengkap, termasuk sudut guling, picu, dan yaw.

Komponen Inti:

• Akselerometer (mengukur percepatan linier)

• Giroskop (mengukur kecepatan sudut)

• Rangka pemasangan dengan motor guling, picu, dan azimut

Konfigurasi ini membentuk dasar dari Unit Pengukuran Inersia (IMU) dan Sistem Navigasi Inersia (INS) modern yang digunakan dalam:

• Dirgantara dan penerbangan

• Kendaraan otonom

• Kapal dan navigasi bawah air

• Drone (UAV)

• Pertahanan dan panduan rudal

• Robotika industri dan sistem pemetaan

• 
• 
•