Guiagem, Navegação e Controle
Guiagem, Navegação e Controle (GNC, do inglês Guidance, Navigation, and Control) é um campo da engenharia dedicado ao desenvolvimento de sistemas que permitem a orientação, estabilização e controle do movimento de veículos. Esses sistemas podem ser aplicados a diversos tipos de veículos — como espaçonaves, aeronaves, veículos terrestres, marítimos ou robóticos — mas são especialmente associados a aplicações espaciais e de defesa, devido à complexidade e aos rigorosos requisitos dessas áreas.[1]. No contexto espacial, o termo GNC é muitas vezes relacionado à Dinâmica de voo (satélites), já que ambos tratam da descrição da trajetória e atitude de veículos, bem como das técnicas empregadas para seu controle. No entanto, a GNC é mais abrangente, pois também se ocupa dos instrumentos utilizados para navegação e controle.
Componentes do GNC
O sistema de Guiagem, Navegação e Controle é composto por três funções principais:
- Guiagem: refere-se ao planejamento e ajuste da trajetória do veículo para atingir um alvo ou realizar uma missão específica. Pode envolver o uso de algoritmos de otimização e cálculos de trajetória.[2]
- Navegação: responsável pela determinação da posição, velocidade e orientação do veículo no espaço. Para isso, utiliza sensores como giroscópios, acelerômetros, Radiometria, GPS e sensores estelares, bem como algoritmos para filtragem e fusão de sinais e estimação, como Filtro de Kalman, Método dos mínimos quadrados e Filtro passa-baixo.[3]
- Controle: envolve a aplicação de comandos para corrigir a atitude e a trajetória do veículo, utilizando atuadores como propulsores, rodas de reação e bobinas magnéticas.[4]
Aplicações
Os sistemas GNC são empregados em diversas áreas da engenharia:
- Satélites artificiais – utilizados para comunicação, observação da Terra e exploração científica.[5][6]
- Mísseis – usados para defesa e ataque, exigindo precisão extrema em suas trajetórias.[7][8]
- Sondas espaciais – projetadas para explorar o espaço profundo, muitas vezes operando de forma autônoma.[9][10]
- Robótica Móvel e Veículo aéreo não tripulado –[11][12][13][14]
Técnicas de Controle
Diversas abordagens podem ser utilizadas no controle de atitude e trajetória de veículos espaciais:
- Controle Proporcional-Integral-Derivativo (PID)
- Controle Ótimo
- Controle Adaptativo
- Controle Robusto
Sensores e Atuadores
Os sistemas de GNC fazem uso de diversos sensores e atuadores para garantir sua funcionalidade:
- Sensores: giroscópios, acelerômetros, sensores solares, sensores estelares, GPS.
- Atuadores: propulsores, rodas de reação, bobinas magnéticas.
Ver também
Ligações externas
- COCRC - Centro de Rastreio e Controle de Satélites
- NASA – National Aeronautics and Space Administration
- ESA – European Space Agency
- AIAA – American Institute of Aeronautics and Astronautics
Predefinição:Engenharia aeroespacial Predefinição:Sistemas de controle
Referências
- ↑ PESCE, Vincenzo; COLAGROSSI, Andrea; SILVESTRINI, Stefano (Ed.). Modern spacecraft guidance, navigation, and control: from system modeling to AI and innovative applications. Elsevier, 2022.
- ↑ LU, Ping (Ed.). What is guidance?. Journal of Guidance, control, and Dynamics, v. 44, n. 7, p. 1237-1238, 2021.
- ↑ Crassidis, J. L. (2022). What Is Navigation?. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 45(5), 792-794.
- ↑ LU, Ping (Ed.). What is guidance?. Journal of Guidance, control, and Dynamics, v. 44, n. 7, p. 1237-1238, 2021.
- ↑ WIE, Bong. Space vehicle guidance, control and astrodynamics. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 2015.
- ↑ BURTON, Roland; WESTON, Sasha; AGASID, Elwood. State of the art in guidance navigation and control: A survey of small satellite GNC components. Proc. Adv. Astron. Sci, v. 157, 2016.
- ↑ SIOURIS, George M. Missile guidance and control systems. Springer Science & Business Media, 2006.
- ↑ HAWLEY, Patricia A.; BLAUWKAMP, Ross A. Six-degree-of-freedom digital simulations for missile guidance, navigation, and control. Johns hopkins APL technical digest, v. 29, n. 1, p. 71-84, 2010.
- ↑ WIE, Bong. Space vehicle guidance, control and astrodynamics. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 2015.
- ↑ QUADRELLI, Marco B. et al. Guidance, navigation, and control technology assessment for future planetary science missions. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, v. 38, n. 7, p. 1165-1186, 2015.
- ↑ PÉREZ, Luis et al. Robot guidance using machine vision techniques in industrial environments: A comparative review. Sensors, v. 16, n. 3, p. 335, 2016.
- ↑ DESOUZA, Guilherme N.; KAK, Avinash C. Vision for mobile robot navigation: A survey. IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, v. 24, n. 2, p. 237-267, 2002.
- ↑ KENDOUL, Farid. Survey of advances in guidance, navigation, and control of unmanned rotorcraft systems. Journal of Field Robotics, v. 29, n. 2, p. 315-378, 2012.
- ↑ ELKAIM, Gabriel Hugh; LIE, Fidelis Adhika Pradipta; GEBRE-EGZIABHER, Demoz. Principles of guidance, navigation, and control of UAVs. Handbook of unmanned aerial vehicles, p. 347-380, 2015.