¿Cómo se deciden las posiciones de la IMU para cohetes y naves espaciales?

Me imagino que los ingenieros tienen que decidir dónde se coloca una unidad de medida inercial (o simplemente un acelerómetro, giroscopio, etc.) en un cohete o nave espacial. Me gustaría saber cómo se deciden estas posiciones. ¿Los ponen en zonas de menos vibraciones para la señal más suave, etc.? Particularmente para la fusión de sensores, ¿cómo se decidiría la ubicación del sensor para la mejor estimación de la actitud de un cohete? ¡Gracias por tu contribución!

Respuesta corta: es una compensación.
@OrganicMarble Lo siento, pero eso es muy vago. Si tiene conocimientos en el campo, al menos indíqueme otras fuentes donde pueda aprender sobre lo que estoy preguntando.

Respuestas (3)

Para las naves espaciales, es "donde encajan y pueden orientarse correctamente". Las restricciones de aprovechamiento se consideran algo (¿cómo se conectan los cables?) y las restricciones térmicas pueden ser bastante importantes (sus telescopios necesitan que el detector esté muy, muy frío, por lo que cualquier cosa que produzca calor esté lo más lejos posible), pero en general para los satélites todo el movimiento es bastante lento, por lo que la vibración no es un gran problema. No puedo hablar sobre el diseño de cohetes.

Para los vehículos de lanzamiento, la vibración puede ser importante. Las pruebas de vibración terrestre del transbordador terminaron cambiando algo sobre los RGA. No recuerdo si agregaron un filtro o movieron los paquetes (creo que lo primero). Se menciona aquí en la página 329 sin ningún detalle ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/…
@OrganicMarble parece algo que debería ponerse como comentario en la publicación principal o como respuesta, no como comentario en mi respuesta.
Lo haría si tuviera más detalles.

Depende de la misión. Idealmente, intenta colocarlos lo más cerca posible del centro de masa para que no tenga que preocuparse por ese desplazamiento entre la IMU y el centro de masa, pero en estos días con todo modelado al milímetro en CAD, incluso eso ya no es tan importante. En la práctica, a menos que haya un controlador de misión, lo coloca donde tiene sentido por razones prácticas, como equilibrar la distribución masiva.

"modelado hasta el FLT64"
@Dave ¿Por qué importaría esa compensación? En principio, un cuerpo rígido tiene la misma velocidad angular y, por lo tanto, posición y aceleración en todos los puntos. Entonces, en ese sentido, montar el acelerómetro en cualquier lugar debería dar la misma lectura, ¿no? Aparte de las vibraciones...
@space_voyager, el movimiento circular requiere aceleración, ya sea una órbita o un punto fuera del eje en un cuerpo rígido giratorio. Los puntos más alejados del eje deben sufrir más aceleración para la misma velocidad angular. a C = r ω 2
A veces quieres un radio grande. STS tenía paquetes de giroscopio de velocidad en los SRB. ciencia.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/…
@space_voyager Un ejemplo de lo que importa es si tiene una cámara montada en una plataforma, pero su IMU está montada en otro lugar, digamos que su cámara está en la cola de un avión y la IMU está en la nariz. La IMU le dirá las rotaciones que experimenta; imagine rotaciones alrededor del centro de la IMU. Si su avión está sentado en algún sistema de coordenadas XYZ, la IMU solo giró y no ha cambiado su posición de coordenadas, pero la cámara en la cola del avión sí lo ha hecho, y la cantidad de movimiento que ha experimentado va como la longitud entre ellos ( el brazo de palanca).
@space_voyager Puede <a href=" applanix.com/media/downloads/articles_papers/… a través de las matemáticas</a>, y no es difícil, pero se vuelve tedioso porque tiene una transformación de matriz para cada brazo de palanca. El GPS le dice la posición de la antena, no la unidad de GPS, por lo que donde entra en juego el brazo de palanca (como en ese PDF) es donde montó su IMU en su cámara, por lo que no hay brazo de palanca allí, pero su antena GPS está montado en otro lugar Si está haciendo un mapeo de precisión automatizado desde un plano, necesita determinar todos los elementos de su matriz.
Lo siento, soy nuevo en StackExchange y me estoy acostumbrando a estas cosas de Markdown. enlace _
@Dave Todos somos nuevos en algún momento. Puede editar sus comentarios durante cinco minutos después de publicarlos.

Consulte la Nota técnica de la NASA D-5869 . Este documento incluye una discusión sobre la elección de la ubicación de los instrumentos de navegación del cohete Saturno V. Consulte las figuras en las páginas 11 y 13 y el texto cercano (página 12).

Se mencionaron varias consideraciones, incluidos los efectos de los modos de flexión y otros factores ambientales de las posibles ubicaciones, la longitud del cableado necesario, etc.

Las formas del modo de flexión muestran la magnitud de la amplificación del movimiento lateral. Preferiría no colocar sensores de movimiento en una posición que se doble (mucho) a una frecuencia similar para controlar los movimientos del cohete, ya que la flexión podría repercutir en el circuito de control y provocar inestabilidad.

¿Cómo se deciden las posiciones de la IMU para cohetes y naves espaciales?
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