Pedido de patente de invenção para “MÉTODO E SISTEMA DE ESTIMATIVA DA TRAJETÓRIA DE UM CORPO EM MOVIMENTO”
Fundamentos da Invenção [001] O campo da presente invenção valida as capacidades operacionais de um corpo em movimento ou suspenso no ar, como, por exemplo, um equipamento para servir de alvo, míssil, etc.
[002] A invenção se refere, mais particularmente, à estimativa da trajetória de um corpo em movimento em um ambiente de navegação real, notadamente após a detecção do desvio de um objetivo designado em relação ao corpo em movimento ou à mudança de objetivo. Neste caso, objetivo significa um alvo ou destino a ser alcançado pelo corpo em movimento, designado, por exemplo, na forma de coordenadas geográficas.
[003] No sentido da invenção, as referências ao corpo em movimento que “se desvia” de um objetivo significam que o corpo em movimento não alcançou o objetivo (por exemplo, ele falhou no objetivo). Semelhantemente, o restante da descrição se refere ao corpo em movimento que “ataca” um objetivo ao mesmo tempo que tenta alcançar o objetivo.
[004] Assim, embora isto não seja limitante em relação à invenção, a invenção permite, preferivelmente, a avaliação da capacidade de um corpo em movimento reatacar um objetivo que foi falho e/ou mudar o objetivo durante a missão.
[005] No estado da técnica corrente, existem métodos híbridos de simulação para estimar a trajetória de um corpo em movimento, como uma aeronave ou foguete, de forma precisa e a custo razoável.
[006] Estes métodos híbridos de simulação se baseiam no seguinte:
[007] - Primeiramente, em subsistemas reais, por exemplo, em um simulador de movimento angular no qual é montado o corpo em movimento
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 6/49 / 37 ou parte do corpo em movimento que compreende certos elementos do corpo em movimento, tais como seu sistema de navegação inercial, seu computador, etc., e [008] - Em segundo lugar, em modelos matemáticos que substituem elementos do corpo em movimento que não são utilizados e modelos do ambiente de navegação do corpo em movimento, por exemplo, um modelo matemático para sua propulsão, sua aerodinâmica, a atmosfera, a Terra, etc. [009] O método de simulação é descrito no Documento EP 1 909 067 e no Documento FR 08/50793, publicado com o número 2 927 418, por exemplo. Ele é utilizado para validar um sistema de navegação inercial de bordo de um corpo em movimento ao comparar a trajetória do corpo em movimento estimada pelo método híbrido de simulação com uma trajetória de referência.
[010] Entretanto, não existe no momento qualquer método híbrido de simulação ou sistema que permite que a trajetória do corpo em movimento seja estimada após a detecção de um evento representativo daquele corpo em movimento que se desvia do objetivo a ser alcançado ou da mudança de objetivo que requer o alcance de seus movimentos angulares, excedendo àqueles oferecidos pelos meios implementados no sistema híbrido de simulação, notadamente visando possibilitar avaliar a capacidade do corpo em movimento de reatacar um objetivo ou mudá-lo durante uma missão.
OBJETIVO E RESUMO DA INVENÇÃO [011] A invenção responde à necessidade supra ao propor um método de estimativa de uma trajetória de um corpo em movimento em um ambiente de navegação real, incluindo uma ferramenta de simulador digital que modela o corpo em movimento neste ambiente, fornecendo comandos cinemáticos para um simulador de movimento sobre o qual o corpo em movimento é montado, e para um alvo representativo de um objetivo a ser alcançado pelo corpo em movimento, a ferramenta do simulador sendo
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 7/49 / 37 alimentada com comandos de pilotagem emitidos pelo computador do corpo em movimento e, em resposta a estes comandos de pilotagem, emitindo pontos da trajetória. De acordo com a invenção, o método de estimativa inclui também:
[012] - Durante a detecção de um evento representativo do desvio ou mudança de um primeiro objetivo designado em relação ao corpo em movimento, um estágio de posicionamento associado ao segundo objetivo designado em relação ao corpo em movimento, o estágio de posicionamento incluindo:
[013] - Comparação de posições executadas pelo simulador de movimento em resposta aos primeiros comandos cinemáticos de transição com uma primeira posição do ponto de ajuste predeterminada e ativação de um primeiro marcador caso seja detectada uma posição substancialmente igual à primeira posição do ponto de ajuste; e [014] - Comparação de posições executadas pelo alvo em resposta aos segundos comandos cinemáticos de transição com uma segunda posição do ponto de ajuste predeterminada e ativação de um segundo marcador caso seja detectada uma posição substancialmente igual à segunda posição do ponto de ajuste;
[015] - Caso o primeiro e segundo marcadores sejam ativados, uma etapa de avaliação da diferença entre o comando cinemático corrente é fornecido ao simulador de movimento e o comando cinemático corrente é fornecido ao alvo pela ferramenta do simulador digital; e [016] - Caso esta diferença esteja abaixo de um limiar particular, um estágio de pilotagem, incluindo a aplicação de períodos corretivos ligados às posições dos pontos de ajuste dos comandos cinemáticos vindos da ferramenta do simulador antes que eles sejam alimentados no simulador de movimento e no alvo.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 8/49 / 37 [017] De maneira correlacionada, a invenção também apresenta um sistema híbrido de simulação para estimar a trajetória do corpo em movimento em um ambiente de navegação real, o sistema incluindo:
[018] - Um simulador de movimento sobre o qual o corpo em movimento é montado;
[019] - Um alvo representativo do objetivo a ser alcançado pelo corpo em movimento; e [020] - Uma ferramenta de simulador digital para modelar o corpo em movimento no ambiente de navegação real e alimentar os comandos cinemáticos do simulador de movimento e do alvo, esta ferramenta do simulador sendo alimentada com comandos de pilotagem emitidos por um computador do corpo em movimento e emitindo pontos da trajetória em resposta àqueles comandos de pilotagem;
[021] - O sistema incluindo também:
[022] - Meio para detectar um evento representativo de desvio ou mudança de um primeiro objetivo designado em relação ao corpo em movimento;
[023] - Meio ativado durante a detecção de um evento e durante o estágio de posicionamento associado ao segundo objetivo designado em relação ao corpo em movimento;
[024] - Para comparação de posições executadas pelo simulador de movimento em resposta aos primeiros comandos cinemáticos de transição com uma primeira posição do ponto de ajuste predeterminada e ativação de um primeiro marcador quando é detectada uma posição substancialmente igual à primeira posição do ponto de ajuste; e [025] - Comparação de posições executadas pelo alvo em resposta aos segundos comandos cinemáticos de transição com uma segunda posição do ponto de ajuste predeterminada e ativação de um segundo marcador quando
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 9/49 / 37 é detectada uma posição substancialmente igual à segunda posição do ponto de ajuste;
[026] - Meio para detectar quando o primeiro e segundo marcadores são ativados e, se for o caso, para avaliar a diferença entre o comando cinemático corrente alimentado no simulador de movimento e o comando cinemático corrente alimentado no alvo pela ferramenta do simulador;
[027] - Meio para comparar esta diferença com um limiar particular;
e [028] - Meio ativado quando a diferença está abaixo do limiar a ser aplicado, durante um estágio de pilotagem, períodos corretivos ligados às posições dos pontos de ajuste dos comandos cinemáticos vindos da ferramenta do simulador antes que eles sejam alimentados no simulador de movimento e no alvo.
[029] Assim, a invenção é vantajosamente baseada em um simulador híbrido de circuito fechado. Esta inclui uma ferramenta de simulador digital e hardware, como um simulador de movimento sobre o qual é montado o corpo em movimento, um alvo que representa o objetivo a ser alcançado pelo corpo em movimento e um computador do corpo em movimento adaptado para emitir comandos de pilotagem para a ferramenta do simulador digital, permitindo o cálculo dos pontos durante a trajetória. Assim, a trajetória do corpo em movimento estimada por meio da invenção se torna muito próxima à trajetória real a ser seguida pelo corpo em movimento.
[030] Caso o segundo objetivo seja o mesmo que o primeiro objetivo, esta trajetória reflete o comportamento do corpo em movimento no caso de desvio do seu objetivo e novo ataque deste. Conversamente, caso o primeiro e segundo objetivos sejam diferentes, a trajetória estimada com o uso da invenção reflete o comportamento do corpo em movimento no caso da mudança de objetivo efetuada durante a missão.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 10/49 / 37 [031] Durante o referido estágio de posicionamento, o alvo e o corpo em movimento são posicionados em relação às posições do ponto de ajuste predeterminadas por meio de comandos cinemáticos de transição substituídos pela saída dos comandos cinemáticos da ferramenta do simulador e alimentados no simulador de movimento e no alvo. Isto simplifica o posicionamento do corpo em movimento e do alvo durante o estágio de posicionamento. Este estágio de posicionamento garante que a estimativa da trajetória obtida seja uma representação precisa de um estágio pré-definido do ataque durante o segundo objetivo.
[032] Estas posições do ponto de ajuste são, portanto, preferivelmente escolhidas para possibilitar a estimativa da trajetória do corpo em movimento correspondente à ativação do equipamento de orientação terminal do corpo em movimento (por exemplo, seu mecanismo de alojamento (ou identificador)) para alcançar o segundo objetivo. Este estágio corresponde, na verdade, ao estágio crítico na detecção e no acompanhamento do segundo objetivo. Uma análise da trajetória estimada do corpo em movimento neste estágio possibilita determinar se o corpo em movimento alcançou o segundo objetivo. Assim, é possível avaliar, como uma função dos objetivos designados em relação ao corpo em movimento, sua capacidade de reatacar um objetivo ou mudá-lo e visar um novo objetivo durante a missão.
[033] Como é conhecido no estado da técnica, simuladores e alvos de movimento angular correntemente disponíveis têm, por razões de custo e disponibilidade, capacidades limitadas, notadamente em termos de movimento angular (isto é, excursão): por exemplo, mais ou menos 110° de um simulador de movimento angular, mais ou menos 40° de um alvo do corpo em movimento. Esta limitação é, além disso, agravada com o uso de cabos e bancos de ensaio para implementar as interfaces entre os vários elementos do simulador híbrido.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 11/49 / 37 [034] A invenção propõe compensar estes movimentos angulares limitados com a aplicação de períodos corretivos nos comandos cinemáticos emitidos pela ferramenta do simulador durante o referido estágio de pilotagem antes de serem alimentados no simulador de movimento e no alvo. Estes períodos corretivos são ligados às posições do ponto de ajuste do alvo e do corpo em movimento. Com o uso da invenção, é possível estimar qualquer trajetória de um corpo em movimento independentemente da posição do primeiro e segundo objetivos.
[035] Deve ser observado que, no sentido da invenção, a aplicação de um período corretivo no comando cinemático se refere à aplicação de um período corretivo em um ou mais componentes do comando cinético (ou mesmo de todos os seus componentes) e ao valor do período corretivo aplicado e possivelmente diferenciado, dependendo do componente.
[036] Uma aplicação particularmente benéfica da invenção diz respeito à situação em que a posição do segundo objetivo relativo à posição do primeiro objetivo exige que o corpo em movimento siga uma trajetória que é incompatível com as capacidades do movimento angular do simulador de movimento e o alvo. Esta situação ocorre, em particular, caso o segundo objetivo seja o mesmo que o primeiro objetivo, devendo o corpo em movimento efetuar uma rotação virtualmente completa para realinhar-se na direção do alvo.
[037] No método de estimativa de uma implementação particular da invenção, os comandos cinemáticos alimentados pela ferramenta do simulador do simulador de movimento incluem um componente de estabilidade e o comando cinemático alimentado pela ferramenta do simulador no alvo inclui um componente de sustentação relativa. Neste caso, o componente de sustentação relativa significa o componente angular do comando cinemático no plano horizontal. Nesta implementação, até ser detectado um evento representativo de desvio ou mudança de um primeiro
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 12/49 / 37 objetivo designado em relação a este corpo em movimento, é aplicado um período de compensação angular nos componentes de estabilidade e nos componentes de sustentação relativa dos comandos cinemáticos antes que eles sejam alimentados no simulador de movimento e no alvo, respectivamente.
[038] Desta forma, nesta implementação particular, a compensação é também aplicada durante o ataque do corpo em movimento durante o primeiro objetivo. Esta compensação impede a produção de uma trajetória a ser seguida pelo corpo em movimento para alcançar o primeiro objetivo que é incompatível com as capacidades angulares do simulador de movimento e do alvo.
[039] Por exemplo, caso a trajetória do corpo em movimento se direcione ao sul e o eixo de estabilidade do simulador de movimento tenha um movimento angular relativo, permitindo-o assumir uma posição angular de mais ou menos 90° em relação ao norte, uma compensação angular de 180° pode ser aplicada para simular uma trajetória em direção ao sul. O eixo angular é aplicado no eixo de estabilidade do comando cinemático do simulador de movimento e no eixo de sustentação relativa do comando cinemático do alvo.
[040] Em uma implementação particular, caso seja necessária a mudança de direção do corpo em movimento para alcançar o segundo objetivo em relação à direção tomada pelo corpo em movimento para alcançar o primeiro objetivo, o estágio de posicionamento inclui também uma etapa de determinação da direção de rotação em que, ao girar o corpo em movimento para mudar sua direção, a primeira e segunda posições do ponto de ajuste são escolhidas como uma função daquela direção de rotação. [041] Na verdade, para alterar a direção suposta do alvo, o corpo em movimento pode, sem que se tome ciência antecipada, efetuar uma mudança de direção no sentido horário ou anti-horário.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 13/49 / 37 [042] Esta implementação possibilita adaptar as posições do ponto de ajuste no alvo e no simulador de movimento como uma função da direção de rotação do corpo em movimento, permitindo de forma realista:
[043] - Término do estágio de alinhamento do corpo em movimento com o segundo objetivo;
[044] - Ativação do equipamento de orientação terminal do corpo em movimento; e [045] - Orientação terminal do corpo em movimento em relação ao segundo objetivo para que este seja alcançado.
[046] Em uma variante, os comandos cinemáticos de transição alimentados no simulador de movimento e no alvo podem ser constantes durante a etapa de determinação. Por exemplo, estes comandos cinemáticos de transição constantes podem incluir as posições executadas pelo simulador de movimento e pelo alvo no momento em que o evento é detectado.
[047] Em uma implementação particular da invenção, o limiar a ser cruzado para acessar o estágio de pilotagem depende das posições executadas pelo simulador de movimento e pelo alvo, respectivamente, durante a ativação do primeiro e segundo marcadores, respectivamente, e da direção de rotação em que é girado o corpo em movimento para mudar sua direção.
[048] Alternativamente, o limiar pode ser predeterminado e pode depender, em particular, das posições dos pontos de ajuste.
[049] Em uma implementação da invenção, o estágio de pilotagem também inclui a avaliação dos períodos corretivos de:
[050] - Posições do ponto de ajuste; e [051] - Comandos cinemáticos fornecidos pela ferramenta do simulador no momento em que é detectado que a diferença está abaixo do limiar predeterminado.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 14/49 / 37 [052] Em outra implementação da invenção, o estágio de pilotagem também inclui uma etapa de avaliação dos períodos corretivos de:
[053] - Posições executadas pelo simulador de movimento e pelo alvo no momento de ativar o primeiro e segundo marcadores, respectivamente, e [054] - Comandos cinemáticos fornecidos pela ferramenta do simulador no momento em que é detectado que a diferença está abaixo do limiar particular.
[055] Isto suscita valores mais precisos em relação aos períodos corretivos a serem aplicados nos comandos cinemáticos antes de serem alimentados no simulador de movimento e no alvo.
[056] Em uma implementação particular, os comandos de pilotagem são avaliados pelo computador do corpo em movimento de:
[057] - Dados de medição inercial fornecidos por um sistema de navegação inercial do corpo em movimento montado sobre o simulador de movimento;
[058] - Dados de simulação inercial representativos de dados iniciais considerados fornecidos pelo sistema de navegação inercial no ambiente de navegação real; e [059] - Dados teóricos inerciais representativos de dados de medição inerciais fornecidos pelo sistema de navegação inercial e avaliados pelos comandos cinemáticos executados pelo simulador de movimento [060] Os comandos de pilotagem são, preferivelmente, calculados como uma função dos dados inerciais I definidos por I = T2 + R - T1 em que T2, R e T1 designam os dados de simulação inercial, os dados de medição inercial e os dados teóricos inerciais, respectivamente.
[061] Assim, ao estimar a trajetória do corpo em movimento, o estágio de posicionamento se mostra transparente.
[062] Na verdade, os dados de medição inercial e os dados teóricos inerciais dependem dos comandos cinéticos (isto é, dados) efetivamente
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 15/49 / 37 executados pelo simulador de movimento e eles permanecem mutuamente consistentes, mesmo que o simulador de movimento não execute os comandos cinemáticos de forma correta ou que os comandos não sejam dimensionados de forma correta.
[063] Desta forma, quaisquer que sejam os comandos cinemáticos alimentados no simulador de movimento (ou mesmo, em situação extrema, caso nenhum comando cinemático variável seja alimentado no simulador de movimento), isto não exerce impacto nos comandos de pilotagem, não havendo, portanto, impacto algum na trajetória estimada.
[064] Assim, um simulador de movimento subespecificado pode ser utilizado para transições angulares altamente dinâmicas da trajetória. Isto permite uma trajetória precisa do corpo em movimento a ser obtida a um custo mais baixo.
[065] Em outra implementação, os comandos de pilotagem são avaliados pelo computador do corpo em movimento de dados inerciais obtidos somente por simulação.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [066] Outras características e vantagens da presente invenção são oriundas da descrição apresentada abaixo com referência aos desenhos em anexo que apresentam uma modalidade não limitada da presente invenção. Nas figuras:
[067] - Figura 1 mostra um sistema avaliador de uma modalidade particular da invenção;
[068] - Figura 2 mostra as etapas principais de um método avaliador de uma implementação particular da invenção executada pelo sistema avaliador, mostrado na Figura 1, durante a primeira parte da simulação híbrida em que o corpo em movimento tenta alcançar o primeiro objetivo designado;
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 16/49 / 37 [069] - Figura 3A mostra as etapas principais de um método avaliador de uma implementação particular da invenção executada pelo sistema avaliador, mostrado na Figura 1, durante o estágio de posicionamento da segunda parte da simulação híbrida em que o corpo em movimento tenta alcançar o segundo objetivo designado; e [070] - Figura 3B mostra as etapas principais de um método avaliador de uma implementação particular da invenção executada durante o estágio de pilotagem da segunda parte da simulação híbrida seguida do estágio de posicionamento mostrado na Figura 3A.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE [071] Como descrito acima, a invenção apresenta um método e um sistema para estimar a trajetória de um corpo em movimento, como equipamento para servir de alvo ou míssil, em um ambiente de navegação real, por exemplo, para avaliar sua capacidade de reatacar um objetivo ou mudá-lo durante uma missão e atacar os novos objetivos.
[072] De acordo com a invenção, a trajetória do corpo em movimento é calculada, utilizando uma arquitetura de simulação híbrida que emprega subsistemas reais (isto é, o computador de bordo e o sistema de navegação inercial do corpo em movimento, um simulador de movimento angular, um alvo representativo do objetivo a ser alcançado pelo corpo em movimento) e também modelos digitais do corpo em movimento (isto é, modelos de sua propulsão, consumo de combustível, sistema de navegação inercial,) e seu ambiente (isto é, modelos da atmosfera, efeitos terrestres).
[073] Na presente descrição, esta trajetória é feita de diferentes pontos, cada um definido pelo trio longitude/latitude/altitude avaliado em uma estrutura de referência terrestre.
[074] O método híbrido de simulação utilizado pelo sistema avaliador da invenção para calcular esta trajetória procede em dois estágios e compreende:
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 17/49 / 37 [075] - Uma primeira parte durante a qual o corpo em movimento tenta alcançar o primeiro objetivo designado;
[076] - Uma segunda parte que acompanha a detecção de um evento representativo de desvio do primeiro objetivo ou mudança do primeiro objetivo e durante a qual o corpo em movimento tenta alcançar o segundo objetivo designado.
[077] Deve ser observado que o primeiro e segundo objetivos podem ser diferentes ou que o segundo objetivo pode ser o mesmo que o primeiro objetivo. Nesta suposição, durante a segunda parte da simulação, o corpo em movimento tenta reatacar o mesmo objetivo. Esta situação pode surgir, em particular, caso o corpo em movimento falhe em seu primeiro objetivo.
[078] O método de estimativa da invenção é implementado na forma de uma pluralidade de iterações executadas em tempo real e em circuito fechado pela arquitetura de simulação híbrida acima mencionada. Cada uma destas iterações produz um ponto na trajetória calculada do corpo em movimento. Figura 1 mostra diagramaticamente um sistema avaliador 1 de uma modalidade particular da invenção, implementando esta arquitetura de simulação híbrida.
[079] O sistema avaliador inclui 1 um simulador de movimento angular 2 que compreende uma mesa de “3 eixos” 21 controlada pela unidade de controle digital 22 e adaptada para receber um corpo em movimento (ou corpo suspenso no ar) 3. No presente exemplo, o corpo em movimento 3 é um míssil e a tarefa é avaliar sua capacidade de reatacar um objetivo falho 01 (o primeiro objetivo no sentido da invenção). Neste exemplo, o segundo objetivo no sentido da invenção é o mesmo que o primeiro objetivo. Entretanto, como descrito acima, a invenção se aplica igualmente caso o primeiro e o segundo objetivos sejam diferentes.
[080] A teoria da operação da mesa de “3 eixos” é conhecida do especialista na técnica, não sendo, neste caso, descrita em detalhes. O
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 18/49 / 37 simulador de movimento angular pode, ao invés dela, utilizar algum outro tipo de mesa, por exemplo, como mesa de “5 eixos”.
[081] O simulador de movimento angular 2 executa movimentos angulares em torno de eixos de rotação, inclinação e estabilidade e aplica no corpo em movimento 3 movimentos angulares em torno destes três eixos. Estes movimentos angulares são aplicados pela mesa 21 como uma função dos comandos cinemáticos digitais recebidos da unidade 22. Estes comandos incluem uma posição angular expressa na forma de três componentes respectivamente correspondentes aos três eixos do simulador de movimento. Eles também podem incluir uma velocidade angular e uma aceleração angular.
[082] Para simplificação, o restante da descrição é geralmente limitado aos comandos cinemáticos compreendendo somente uma posição angular. Desta forma, o conhecedor da técnica sabe a forma de transpor a implementação, descrita, neste caso, para uma situação em que os comandos cinemáticos também incluem uma velocidade angular e/ou aceleração angular.
[083] O simulador de movimento 2 também é adaptado para fornecer comandos cinemáticos C14 que executou de forma efetiva em resposta aos comandos cinemáticos que ele recebeu. O componente de estabilidade da posição angular efetivamente executada pelo simulador de movimento é denotado por P C14.
[084] O corpo em movimento 3 montado sobre o simulador de movimento é equipado com um mecanismo de orientação terminal 31 e um sistema de navegação inercial 32. O mecanismo de orientação terminal 31 é, por exemplo, um mecanismo de alojamento.
[085] Como é conhecido na técnica, o mecanismo de orientação terminal 31 é ativado quando o corpo em movimento está próximo do seu objetivo. Conversamente, durante a detecção de desvio do objetivo, ou caso
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 19/49 / 37 o corpo em movimento esteja muito distante do objetivo, o mecanismo de orientação terminal 31 se encontra inoperante (ou sua saída não é mais ativada, o que dá no mesmo resultado).
[086] O sistema de navegação inercial 32 inclui ferramentas de medição, tais como giroscópios e acelerômetros (não mostrados na figura), permitindo a ele fornecer dados de medição inercial R (isto é, informações sobre a medição de índice do giroscópio e acelerômetro) em resposta aos movimentos aplicados pelo simulador de movimento 2.
[087] O sistema de estimativa 1 da invenção também inclui um alvo 4 representativo de um objetivo a ser alcançado pelo corpo em movimento (o primeiro ou segundo objetivo como uma função da parte da simulação híbrida relacionada).
[088] No presente exemplo, este alvo é montado sobre um carrinho adaptado para se mover sobre um trilho semicircular em um plano horizontal em resposta aos comandos cinéticos alimentados neste. Estes comandos cinéticos incluem uma posição angular cujo componente no plano horizontal é definido em relação ao norte geográfico (componente de sustentação relativa). O alvo 4 é também adaptado para fornecer sua posição corrente em resposta a estes comandos (isto é, a posição executada no sentido da invenção). O componente de sustentação relativa desta posição corrente é denotado por P C14.
[089] Outros alvos podem, ao invés dos já mencionados, ser utilizados, como, por exemplo, alvos suspensos no ar (isto é, mesa de 5 eixos), alvos que se movem ao longo de uma linha reta, alvos estatísticos com cornos, etc. A posição, no sentido da invenção, de um alvo com cornos é a posição do baricentro dos cornos.
[090] Deve ser observado que, em razão da suposição referente ao movimento do alvo no plano horizontal, são essencialmente relevantes, neste caso, os componentes de estabilidade e de sustentação relativa das posições
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 20/49 / 37 angulares do corpo em movimento e do alvo. Entretanto, a invenção pode ser igualmente aplicada caso o alvo se mova em um plano vertical ou em uma direção que compreende um componente de sustentação relativa e um componente de elevação. Nestas situações, as operações descritas abaixo e aplicadas nos componentes de estabilidade e de sustentação relativa das posições angulares dos comandos cinemáticos são também aplicadas no componente de inclinação em relação ao corpo em movimento e no componente de elevação em relação ao alvo.
[091] O simulador de movimento angular 2 e o alvo 4 são, além disso, conectados em, pelo menos, um mecanismo ou computador de processador de dados 5 utilizado para implementar os elementos de modelos digitais da arquitetura de simulação híbrida, tais como modelo teórico M1 e ferramenta de simulador (simulador) M2.
[092] O modelo teórico M1 é adaptado para fornecer uma imagem teórica T1 (dados teóricos inerciais no sentido da invenção) dos dados inerciais medidos pelo sistema de navegação inercial 32 montado sobre o simulador de movimento 2 (isto é, no ponto com coordenadas fixas no laboratório em que o simulador de movimento 2 está localizado). Em outras palavras, os dados teóricos inerciais fornecidos pelo modelo teórico M1 representariam os dados inerciais que o sistema de navegação inercial 32 mede no ponto com coordenadas fixas se fosse o caso de um sistema perfeito. [093] Para calcular a imagem teórica T1, o modelo teórico M1 utiliza modelos matemáticos dos fenômenos físicos que atuam no corpo em movimento 3 e, mais particularmente, no sistema de navegação inercial 32 (efeitos terrestres modelados por expressões teóricas, tais como rotação terrestre ou gravidade local), bem como efeitos relacionados aos movimentos angulares executados pelo simulador de movimento 2. O modelo utiliza, em particular, comandos cinemáticos que refletem as posições, velocidades e
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 21/49 / 37 acelerações efetivamente aplicadas no corpo em movimento 3 pelo simulador de movimento 2.
[094] A ferramenta do simulador M2 modela o corpo em movimento em um ambiente de navegação real, isto é, em um ambiente de navegação em torno da Terra, levando em conta os efeitos terrestres locais no corpo em movimento 3 (isto é, gravidade local, velocidade de rotação terrestre) e os objetivos a serem alcançados pelo corpo em movimento. Esta ferramenta de simulador, que é conhecida na técnica, baseia-se nos modelos matemáticos dos elementos que constituem o corpo em movimento (notadamente, o modelo de um sistema de navegação inercial que tem características correspondentes às características nominais (meio de tolerância) descritas nas especificações do sistema de navegação inercial 32), no modelo dos mecanismos de vôo e do ambiente de vôo, etc.
[095] No exemplo descrito, neste caso, a ferramenta do simulador M2 atua durante a simulação híbrida para calcular os dados abaixo a partir dos comandos de pilotagem P:
[096] - Ponto X na trajetória do corpo em movimento no ambiente de navegação real;
[097] - Dados de simulação inercial T2 representativos dos dados inerciais que o sistema de navegação inercial 32 fornece neste ambiente e neste ponto na trajetória; e [098] - Comandos cinemáticos C11 e C21 do simulador de movimento 2 e do alvo 4, respectivamente, que representam os movimentos a serem aplicados no corpo em movimento 3 e no alvo 4 correspondentes a este ponto na trajetória.
[099] O modelo teórico M1 e a ferramenta do simulador M2 adquirem a forma de um software armazenado, por exemplo, em memória somente de leitura ou memória não volátil (não mostrada) do computador 5.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 22/49 / 37 [100] O corpo em movimento 3 também inclui um computador de bordo 33 conectado no sistema de navegação inercial 32 e também no computador 5. O computador de bordo 33 é responsável, em particular, pelo controle e pela orientação do corpo em movimento 3 com base nos dados inerciais 1. Ele é guarnecido com um módulo “de controle” 33b adaptado para produzir instruções de deflexão (comandos de pilotagem) referentes às unidades de controle do corpo em movimento que são compatíveis com as características do corpo em movimento (isto é, instruções de deflexão para comandos de abertura das superfícies de controle aerodinâmico de uma válvula reguladora de fluxo de combustível, etc.). O módulo de controle 33b é uma função automática que opera em tempo real, utilizando os dados inerciais I para avaliar a execução da instrução previamente comandada e, caso necessário, adaptando a instrução de comando seguinte como uma função da trajetória do ponto de ajuste.
[101] Como regra geral, o computador de bordo do corpo em movimento gera comandos de pilotagem P, em particular, de dados inerciais do índice do giroscópio e acelerômetro do sistema de navegação inercial do corpo em movimento. No sistema de validação 1 da invenção, os dados inerciais I utilizados pelo computador de bordo 33 dependem de:
[102] - Dados de medição inercial R;
[103] - Dados de simulação inercial T2; e [104] - Dados teóricos inerciais T1.
[105] Para maior precisão, no presente exemplo, o computador de bordo 33 avalia os comandos de pilotagem P dos dados inerciais que obedecem à equação:
I = T2 + R - T1 [106] Este cálculo é conhecido a partir do Documento EP 1 909 067 e Documento FR 08 50793, publicado com o número 2 927 418, não sendo, consequentemente, descrito, neste caso, em detalhes.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 23/49 / 37 [107] Deve ser observado que as conexões entre o computador 5, o simulador de movimento 2, o alvo 4, o computador de bordo 33 e o sistema de navegação inercial 32 podem ser efetuadas via cabos elétricos ou óticos, rádio ou outros meios.
[108] São descritas abaixo, com referência à Figura 2, as etapas principais executadas em cada iteração da primeira parte do método de estimativa da invenção pelo sistema de validação 1, para avaliar um ponto na trajetória do corpo em movimento 3. Durante esta primeira parte do método, o corpo em movimento 3 tenta alcançar o primeiro objetivo designado 01.
[109] A posição deste primeiro objetivo é armazenada em uma memória do corpo em movimento 3, por exemplo, ou o corpo em movimento 3 pode recebê-la via ligação de dados instalada em satélite, helicóptero, aeronave, etc. Ela corresponde à posição expressa em uma estrutura de referência terrestre ou à posição relativa a um elemento conhecido do corpo em movimento, como seu ponto de ignição.
[110] Como descrito acima, cada iteração i do método de estimativa da invenção é implementada pelas entidades do sistema de validação 1 em tempo real e em uma frequência de relógio condicionada pela frequência de relógio do corpo em movimento. Para maior precisão, em cada iteração, cálculos e intercâmbios de dados entre o computador de bordo 33 do corpo em movimento, o simulador M2, o modelo teórico M1, o simulador de movimento angular 2, o sistema de navegação inercial 32 e o alvo 4 são efetuados na frequência real das operações de horário executadas pelo corpo em movimento e, vantajosamente, dentro de um período de atraso que é inferior ao período correspondente daquela frequência.
[111] No restante da descrição, o termo “corrente” geralmente se aplica aos dados da iteração corrente (isto é, comandos cinemáticos
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 24/49 / 37 aplicados ou executados e emitidos pela ferramenta do simulador, informações inerciais, etc.).
[112] Durante a iteração i, na recepção dos comandos de pilotagem P gerados pelo computador de bordo 33 dos dados inerciais I na iteração i-1 (etapa E10), a ferramenta do simulador digital M2 gera um ponto X na trajetória do corpo em movimento no ambiente de navegação real (etapa E20).
[113] Para este fim, a ferramenta M2 utiliza, em particular, um modelo de mecânica de vôo que permite efetuar cálculos em resposta aos comandos de pilotagem P e no ambiente de navegação real, a posição real do corpo em movimento (isto é, o ponto na trajetória), nomeadamente sua longitude, latitude e altitude. Este ponto X na trajetória incrementa a trajetória do corpo em movimento gerada pelo método de estimativa da invenção (etapa E30).
[114] A ferramenta do simulador M2 também fornece em tempo real:
[115] - Dados de simulação inercial T2 representativos dos dados inerciais considerados medidos pelo sistema de navegação inercial 32 em relação ao novo ponto X de trajetória calculado no ambiente de navegação real;
[116] - Comandos cinemáticos C11 que indicam o movimento a ser executado pelo simulador de movimento 2 em resposta aos comandos de pilotagem P (isto é, o movimento a ser realizado pelo corpo em movimento para alcançar o novo ponto X de trajetória); o componente de estabilidade da posição angular contida em C11 e definido em relação ao norte geográfico que é designado por PC11; e [117] - Comandos cinemáticos digitais C21 que indicam a posição a ser tomada pelo eixo 4 de 3 alvos do corpo em movimento; o componente de sustentação relativa da posição angular contida no comando C21 que é designado por PC21.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 25/49 / 37 [118] No presente exemplo, a ferramenta do simulador M2 também fornece um d estimado da distância entre o corpo em movimento e o primeiro objetivo. Esta estimativa em particular permite que a unidade lógica 51 avalie a posição do corpo em movimento em relação ao primeiro objetivo e ative a transição T (T = 1) quando ela detecta que o corpo em movimento desvia do primeiro objetivo (etapa E40). Por outro lado, por padrão, a transição é desativada (T = 0). Em outras palavras, a transição T é ativa durante a segunda parte da simulação híbrida e inativa durante a primeira parte.
[119] No presente exemplo, a segunda parte da simulação híbrida coincide com a designação do segundo objetivo, em outras palavras, o objetivo final a ser alcançado pelo corpo em movimento. Desta forma, a designação de um ou mais objetivos intermediários entre o primeiro objetivo e este objetivo “final” pode, no entanto, ser prevista, em cuja situação a segunda parte da simulação e, para maior precisão, ativação da transição T, é operativa somente a partir da designação do objetivo final.
[120] A unidade lógica 51 é, por exemplo, uma função de um programa de computador ou software armazenado em memória somente de leitura do computador 5. Sua operação é descrita abaixo, em detalhes, com referência às Figuras 3A e 3B.
[121] Na presente implementação, durante a primeira parte da simulação, os comandos cinemáticos C11 e C21 são enviados para a unidade lógica 52 (etapa E50) antes de serem alimentados no simulador de movimento 2 e no alvo 4, respectivamente. A unidade lógica 52 é, por exemplo, uma função de um programa de computador ou software armazenado em memória somente de leitura do computador 5. Esta unidade lógica 52 é adaptada para produzir comandos cinemáticos C21 e C22 dos comandos cinemáticos C11 e C21 vindos da ferramenta do simulador.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 26/49 / 37 [122] Para este fim, a unidade lógica aplica um período corretivo nãozero D1 nos componentes por PC11 e PC21 dos comandos cinemáticos C11 e C21, caso a trajetória do corpo em movimento alcance o primeiro objetivo que é considerado incompatível com as capacidades angulares (movimento relativo) do simulador de movimento 2 e do alvo 4. Por outro lado, D1 é, neste caso, interpretada como zero, para simplificar a arquitetura do simulador híbrido.
[123] Deve ser observado que o período corretivo D1 é aplicado pela unidade lógica 52 somente durante a primeira parte da simulação híbrida, isto é, enquanto o corpo em movimento tenta alcançar o primeiro objetivo (em outras palavras, quando a transição T está inativa, isto é, T = 0).
[124] Para determinar se a trajetória do corpo em movimento a alcançar o primeiro objetivo é incompatível com as capacidades angulares do simulador de movimento 2, antes da execução da simulação híbrida com os elementos reais, pode ser efetuada uma simulação digital, por exemplo, utilizando o modelo M2 (o que, nesta situação, um modelo de computador de bordo), ou uma simulação sem simulador de movimento, para obter uma estimativa preliminar da trajetória do corpo em movimento. Caso a trajetória preliminar obtida desta forma se mostre incompatível com as capacidades do simulador de movimento 2 e o alvo 4, o período corretivo D1 a ser aplicado é calculado a partir da trajetória preliminar, das capacidades angulares do simulador de movimento 2 e do alvo 4 (supõe-se que estes dados são do conhecimento dos fabricantes do simulador de movimento e do alvo) e da posição angular relativa do simulador de movimento e do alvo.
[125] Para maior precisão, o período corretivo D1 é escolhido para garantir que o componente de sustentação relativa da posição angular do alvo seja incluído na escala de movimento angular oferecida pelo alvo e que o componente de estabilidade da posição angular do simulador de movimento seja compatível com o movimento angular oferecido pelo simulador de
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 27/49 / 37 movimento. Uma vez que estas duas condições tenham sido observadas, a escolha do período corretivo D1 pode ser ainda refinada para que seja feito melhor uso da escala de movimento angular oferecida pelo simulador de movimento.
[126] Por exemplo, caso o simulador de movimento 2 tenha uma capacidade de movimento angular de + 100° em relação ao norte geográfico, o alvo tem uma capacidade de movimento angular de + 40° em relação ao norte geográfico, e a trajetória preliminar do corpo em movimento indica movimento ao sul, isto é, em um ângulo de 180° em relação ao norte geográfico, podendo ser considerado um período corretivo D1 igual a -180°. Os comandos cinemáticos obtidos após a aplicação do período corretivo D1 são, desta forma, compatíveis com o movimento angular do simulador de movimento e do alvo.
[127] Assim, a unidade lógica 52 aplica o período corretivo D1 no componente de estabilidade PC11 e no componente de sustentação relativa PC21. Para maior precisão, a unidade lógica 52 acrescenta o período corretivo D1 no componente de estabilidade PC11 e no componente de sustentação relativa PC21 para gerar, respectivamente, o componente de estabilidade PC12 e o componente de sustentação relativa PC22 (etapa E60):
PC12 = PC11 + D1 e PC22 = PC21 + D1 [128] Os outros componentes permanecem inalterados.
[129] A unidade lógica 52 envia, em seguida, os comandos cinemáticos C12 e C22 obtidos desta forma para o simulador de movimento 2 e o alvo 4 (transição T = 0 mostrado na Figura 1).
[130] Os comandos cinemáticos C22 são aplicados no alvo 4 que, em resposta, fornece sua posição corrente C24 (esta é a posição executada ou a posição realmente executada no sentido da invenção) (etapa E70).
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 28/49 / 37 [131] Semelhantemente, os comandos cinemáticos C12 são recebidos pela unidade digital 22 do simulador de movimento 2 e aplicados pela mesa de 3 eixos 21 no corpo em movimento 3 (etapa E80).
[132] Em resposta ao movimento aplicado pelo simulador de movimento 2, o sistema de navegação inercial 32 fornece dados de medição inercial R (etapa 82) obtidos do índice do giroscópio e acelerômetro do sistema de navegação inercial 32.
[133] Além disso, e simultaneamente, os comandos cinemáticos C14 realmente executados no corpo em movimento 3 pelo simulador de movimento 2 são enviados para o computador 5 (etapa E84), para alimentálos no modelo teórico M1. Estes comandos cinemáticos C14 são medidos por sensores angulares localizados no simulador de movimento.
[134] O modelo teórico M1 avalia, a partir dos comandos C14, os dados teóricos inerciais T1 (etapa E86).
[135] Como explicado acima, para gerar os dados teóricos inerciais T1, o modelo teórico M1 inclui um modelo matemático dos fenômenos físicos exercido em um sistema de navegação inercial perfeito localizado em um ponto com coordenadas fixas correspondentes ao laboratório. Este modelo M1 é idêntico aos modelos descritos nos Documentos EP 1 909 067 e FR 08 50793 (publicado com o número 2 927 418).
[136] Deve ser observado que os dados teóricos inerciais T1 são considerados representativos dos dados inerciais medidos pelo sistema de navegação inercial 32 do corpo em movimento 3 montado sobre o simulador de movimento 2, isto é, os dados inerciais medidos em um ponto no laboratório com coordenadas fixas. Os dados teóricos inerciais T1 e os dados de medição inercial 4 fornecidos pelo sistema de navegação inercial são, portanto, idênticos, à parte a diferença resultante das características inerentes (isto é, não nominais) do sistema de navegação inercial real.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 29/49 / 37 [137] Os dados de medição inercial R (fornecidos pelo sistema de navegação inercial 32), os dados teóricos inerciais T1 (fornecidos pelo modelo teórico M1) e os dados de simulação inercial T2 (fornecidos pelo simulador M2) gerados na iteração i são, em seguida, utilizados para avaliar os dados inerciais I (etapa E90) da seguinte forma:
I = R + T2 - 1 [138] Os meios de operação aritmética 54 e 33a, conhecidos pelo conhecedor da técnica, são utilizados para os fins supracitados, localizados, respectivamente, no computador 5 e no computador de bordo 33, como mostrado na Figura 1. Desta forma, os meios de operação aritmética 54 avaliam inicialmente a diferença T2-T1, após o que os meios de operação aritmética 33a acrescentam esta diferença nos dados inerciais R.
[139] Os meios 54 e 33a podem, além da forma supracitada, ser localizados no computador 5 ou no computador de bordo 33 ou em algum outro aparelho (isto é, o sistema de navegação inercial ou outro computador). Além disso, outras operações que levam ao cálculo de I podem ser efetuadas.
[140] Os comandos de pilotagem P são, em seguida, calculados pelo computador de bordo 33 como uma função destes dados inerciais I e a partir da trajetória do ponto de ajuste do corpo em movimento, como descrito acima (etapa E100).
[141] Os comandos de pilotagem P são, em seguida, alimentados na ferramenta do simulador M2 durante a iteração i + 1, após o que as etapas E10 a E100 são repetidas em cada iteração da primeira parte para gerar a trajetória do corpo em movimento.
[142] O processamento executado pela unidade lógica 51 é descrito abaixo em detalhes. Como mencionado acima, em cada iteração esta unidade examina a distância d entre o corpo em movimento e o primeiro objetivo para determinar a posição do corpo em movimento em relação ao
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 30/49 / 37 primeiro objetivo e ativa a transição T (T = 1) caso o corpo em movimento tenha se desviado do primeiro objetivo.
[143] Para maior precisão, em cada iteração a unidade 51 executa as seguintes etapas:
[144] - Caso d < dmin: dmin = d e cpt = 0;
[145] - Também, cpt = cpt + 1; e [146] - No caso de cpt > S1, a transição T é ativada (isto é, T = 1).
[147] S1, cpt e dmin designam, respectivamente, um limiar predeterminado (escolhidos para poder detectar sem ambiguidade o desvio do primeiro objetivo), um contador e uma distância mínima inicializada em um valor maior do que a distância máxima a ser considerada entre o corpo em movimento e o primeiro objetivo.
[148] Assim, a transição T é ativada caso a distância mínima dmin seja desviada por uma pluralidade de iterações (pelo menos, iterações S1), em outras palavras, caso o corpo em movimento se mova além do primeiro objetivo. A ativação da transição T pela unidade 51 constitui a detecção de um evento representativo de desvio do primeiro objetivo do corpo em movimento no sentido da invenção.
[149] Desta forma, se o que interessa é a trajetória do corpo em movimento no caso de uma mudança de objetivo durante a missão, a unidade lógica 51 pode ser adaptada para ativar a transição T na detecção da designação de um novo objetivo (caso esta mudança de objetivo ocorra antes ou após o desvio do primeiro objetivo).
[150] A ativação da transição T pela unidade lógica 51 marca o início da segunda parte da simulação híbrida. São descritas abaixo, com referência às Figuras 3A e 3B, as etapas principais executas durante esta segunda parte da simulação, isto é, quando o corpo em movimento tenta alcançar o segundo objetivo, em outras palavras, neste caso, quando ele tenta reatacar o objetivo 01.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 31/49 / 37 [151] As iterações da segunda parte da simulação resultam essencialmente, e de forma similar, na primeira parte (etapas E10-E40 e E82E100). Entretanto, os comandos cinemáticos C11 e C21 vindos da ferramenta do simulador M2 são, neste momento, processados pela unidade lógica 53 (transição T = 1 mostrada na Figura 1) antes que eles sejam alimentados no simulador de movimento 2 (para serem aplicados no corpo em movimento 3) e no alvo 4, respectivamente. Os comandos cinéticos (neste caso, posições angulares) alimentados pela unidade lógica 53 do simulador de movimento 2 e do alvo 4 são, respectivamente, designados por C13 e C23, e os componentes de estabilidade e sustentação relativa das posições angulares contidas nos comandos C13 e C23 são, respectivamente, designados por PC13 e PC23.
[152] De acordo com a invenção, após a ativação da transição T pela unidade lógica 51, são implementados dois estágios pelo sistema de estimativa 1 da invenção:
[153] - Primeiro ou estágio de “posicionamento” φ1 (mostrado na Figura 3A), durante o qual os referidos comandos cinemáticos de transição são alimentados no simulador de movimento 2 e no alvo 4, substituindo os comandos cinemáticos C11 e C21, para posicionar o corpo em movimento 3 em uma direção próxima àquela do alvo 4 para reatacar o objetivo; e [154] - Segundo ou estágio de “pilotagem” φ2 (mostrado na Figura 3B), durante o qual a unidade lógica 53 aplica períodos corretivos nos comandos cinemáticos C11 e C21 enviados pela ferramenta do simulador para o simulador de movimento 2 e o alvo 4, para estimar a trajetória do corpo em movimento 3 quando ele reataca o objetivo.
[155] Assim, na ativação da transição T pela unidade lógica 52 (etapa F10), é iniciado o estágio φ1 de posicionamento do corpo em movimento 3 e do alvo 4. No restante da descrição, a iteração em que a transição T é ativada é denotada por i0.
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 32/49 / 37 [156] Os valores correntes dos comandos cinemáticos C11 e C21 e os comandos cinemáticos executados C14 e C24, no momento da ativação da transição T, são armazenados pela unidade lógica 53 (etapa F20). Estes comandos são designados, respectivamente, por C11 (i0), C21 (i0), C14 (i0) e C24 (i0), e os componentes de estabilidade e sustentação relativa das posições angulares associadas a estes são designados, respectivamente, por PC11 (i0), PC21 (i0), PC14 (i0) e PC24 (i0).
[157] Como descrito acima, o objeto do estágio de posicionamento φ1 consiste em posicionar o corpo em movimento 3 e o alvo 4 em posições de ponto de ajuste predeterminadas P1 e P2, para poder observar o estágio final do ataque no objetivo 01 pelo corpo em movimento, notadamente no momento de ativar o mecanismo de orientação terminal 31. Os pontos de ajuste P1 e P2 são escolhidos, neste caso, para obter a direção do corpo em movimento 3 e a direção do alvo 4 após o posicionamento angular aproximado, por exemplo, inferior a 30°. Entretanto, este exemplo é meramente ilustrativo, e as posições dos pontos de ajuste P1 e P2 são, preferivelmente, escolhidas para garantir uma latência entre o período em que as posições dos pontos de ajuste são alcançadas e a ativação dos censores do corpo em movimento, em particular do seu mecanismo de orientação terminal.
[158] Além disso, por razões de implementação, as posições dos pontos de ajuste P1 e P2 dependem, neste caso, da posição do corpo em movimento 3 em relação ao objetivo 01 e, mais precisamente, na mudança de direção efetuada pelo corpo em movimento 3 para posicionar-se na direção do alvo 4.
[159] No presente exemplo, o segundo objetivo é o mesmo que o primeiro objetivo. Após o corpo em movimento ter desviado do primeiro objetivo, ele deve mudar de direção para reatacar o primeiro objetivo. Desta forma, a unidade lógica 53 determina, inicialmente, a direção da rotação
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 33/49 / 37 efetuada pelo corpo em movimento para mudar a direção do objetivo 01 (etapa F30).
[160] Para este fim, a unidade citada compara com um valor predeterminado S2 o valor absoluto da diferença entre o componente de estabilidade corrente PC11 da iteração corrente e o componente de estabilidade PC11 (i0) (denotado por | PC11- PC11 (i0) |), caso necessário, por uma pluralidade de iterações. Este teste é executado pelo período em que este valor absoluto não está acima do limiar S2:
[161] - Caso | PC11- PC11 (i0) | seja superior S2 e | PC11- PC11 (i0) | seja positivo, a unidade lógica 53 determina que o corpo em movimento 3 deve efetuar uma mudança de direção no sentido horário.
[162] - Caso | PC11- PC11 (i0) | seja superior S2 e | PC11- PC11 (i0) | seja negativo, a unidade lógica 53 determina que o corpo em movimento 3 deve efetuar uma mudança de direção no sentido anti-horário.
[163] O limiar S2 é escolhido para possibilitar a determinação não ambígua da direção de rotação do corpo em movimento (por um valor da ordem de alguns graus).
[164] Durante esta etapa de determinação da direção de rotação do corpo em movimento, a unidade lógica 53 alimenta o simulador de movimento e o alvo com comandos cinemáticos de transição constantes C13 e C23, considerados, neste caso, iguais a C14 (i0) e C24 (i0), respectivamente. Em outras palavras, durante esta etapa de determinação, a unidade lógica 53 trava, em particular, o componente de estabilidade do simulador de movimento e o componente de sustentação relativa do alvo a partir do período de transição de T = 0 para T = 1 e até que a direção de rotação do corpo em movimento tenha sido determinada. Deve ser observado que, em razão do tipo de cálculo utilizado para avaliar as informações inerciais I, o travamento não exerce impacto na validade dos comandos de pilotagem ou na trajetória. Na verdade, como dados de
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 34/49 / 37 medição inercial R e os dados teóricos inerciais T1 dependem dos comandos cinemáticos efetivamente executados pelo movimento do simulador, o travamento dos eixos de estabilidade do simulador de movimento tem exatamente as mesmas repercussões em R e T1, sendo, portanto, autocompensados no cálculo das informações inerciais I.
[165] Além disso, no presente exemplo, todos os componentes dos comandos cinemáticos são travados e considerados iguais aos componentes correspondentes de C14 (i0) e C24 (i0). Alternativamente, somente os componentes de estabilidade e de sustentação relativa são travados nos valores de PC14 (i0) e PC21 (i0), respectivamente, enquanto que os outros componentes são considerados iguais aos componentes correspondentes dos comandos correntes C11 e C21 ou a valores arbitrários.
[166] Supondo que os comandos cinemáticos também incluem uma velocidade angular e uma aceleração angular, o fato de que as posições angulares são constantes implica, naturalmente, que os componentes da velocidade angular e da aceleração angular são zero.
[167] Seguindo a determinação da direção de rotação do corpo em movimento 3, a unidade lógica 53 posiciona o simulador de movimento e o alvo nas posições de pontos de ajuste predeterminadas P1 e P2 escolhidas como uma função da direção de rotação do corpo em movimento, utilizando os comandos de transição C13 e C23.
[168] Assim, caso a direção de rotação seja no sentido horário, o eixo de estabilidade do simulador de movimento 2 é posicionado à esquerda do ponto de ajuste P1 (escolhido como negativo) e o eixo de sustentação do alvo 4 é posicionado à direita do ponto de ajuste P2 (escolhido como positivo), para que o estágio final do movimento real do corpo em movimento possa ser efetuado pela combinação da mesa de 3 eixos e do alvo.
[169] Conversamente, caso a direção de rotação seja no sentido antihorário, o eixo de estabilidade do simulador de movimento 2 é posicionado
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 35/49 / 37 à direita do ponto de ajuste P1 (escolhido como positivo) e o eixo de sustentação do alvo 4 é posicionado à esquerda do ponto de ajuste P2 (escolhido como negativo).
[170] Nestes exemplos, foram escolhidos sinais opostos para P1 e P2, verificando uma diferença angular predeterminada, para controlar, de forma vantajosa, os limites em termos de movimento angular do alvo e do simulador de movimento. P1 e P2 podem, no entanto, apresentar qualquer sinal.
[171] Deve ser observado, também, que as posições “zero” do alvo e do simulador de movimento podem não coincidir. Entretanto, levar em conta a diferença angular entre as posições “zero” do alvo e do simulador de movimento não é problema para o conhecedor da técnica, que sabe a forma de adaptar os cálculos e as operações descritos, neste caso, de modo apropriado.
[172] O posicionamento do corpo em movimento e do alvo nas posições dos pontos de ajuste é efetuado a seguir, como procedem às iterações:
[173] - Em relação ao corpo em movimento, PC14 designa, durante o estágio de posicionamento, a posição realmente executada pelo corpo em movimento em resposta aos comandos cinemáticos de transição corrente relacionados à iteração concernida:
[174] - Caso PC14-P1 > 0 (etapa F40): o eixo de estabilidade da mesa é movido no sentido anti-horário em cada iteração (etapa F42); em outras palavras, o componente de estabilidade dos comandos cinemáticos de transição C13 alimentados no simulador de movimento pela unidade lógica 53 é considerado igual a
PC13=PC14+s1 [175] Os outros componentes da posição angular dos comandos cinemáticos de transição C13 são, neste caso, considerados iguais aos
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 36/49 / 37 componentes correspondentes dos comandos cinemáticos correntes C11 vindos da ferramenta do simulador.
[176] O posicionamento está correto quando é detectado que PC14 está no ponto de ajuste P1 dentro de um limiar S3 que é, preferivelmente, considerado tão próximo quanto 0 (etapa F46). Desta forma, assim que é detectado que a posição executada pelo corpo em movimento é substancialmente igual à posição do ponto de ajuste P1 (isto é, igual a P1, á parte o limiar S3), um marcador f1 (um primeiro marcador no sentido da invenção) é ativado (f1 = 1) (etapa F48). A iteração em que a posição P1 é alcançada e o marcador f1 é ativado é designada por i1. Os valores PC13 (il) e PC14 (il) são, então, armazenados.
[177] - Em relação ao alvo, PC24 designa, durante o estágio de posicionamento, a posição executada pelo alvo em resposta aos comandos cinemáticos de transição corrente em relação à iteração relacionada:
[178] - Caso PC24-P2 > 0 (etapa F50): o eixo de sustentação relativa do alvo é movido no sentido anti-horário em cada iteração (etapa F52); em outras palavras, o componente de sustentação relativa dos comandos cinemáticos de transição C23 alimentados no alvo pela unidade lógica 53 é considerado igual a
PC23=PC24-s2 [179] Em que ε2 designa um pequeno número real positivo;
[180] - Caso PC24-P2 < 0 (etapa F50): o eixo de sustentação relativa da mesa é movido no sentido horário em cada iteração (etapa F54); em outras palavras, o componente de sustentação relativa dos comandos cinemáticos de transição C23 alimentados no alvo pela unidade lógica 53 é considerado igual a
PC23=PC24+s2 [181] Os outros componentes da posição angular dos comandos cinemáticos de transição C23 são, neste caso, considerados iguais aos
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 37/49 / 37 componentes dos comandos cinemáticos correntes C21 vindos da ferramenta do simulador.
[182] O posicionamento está correto quando é detectado que PC24 está no ponto de ajuste P2, à parte um limiar S4 preferivelmente considerado tão próximo quanto 0 (etapa F56). Desta forma, assim que é detectado que a posição executada pelo alvo é substancialmente igual à posição do ponto de ajuste P2 (isto é, igual a P2, à parte o limiar S4), um marcador f2 (um segundo marcador no sentido da invenção) é ativado (f2 = 1) (etapa F58). A iteração em que a posição P2 é alcançada e o marcador f2 é ativado é designada por i2. Os valores PC23 (i2) e PC24 (i2) são, então, armazenados.
[183] Deve ser observado que os marcadores f1 e f2 não são necessariamente ativados na mesma iteração (isto é, i1 e i2 podem ser diferentes). Além disso, o corpo em movimento e o alvo podem ser posicionados de forma simultânea ou sucessiva.
[184] Assim que a unidade lógica 53 detecta que os dois marcadores f1 e f2 são ativados, o valor absoluto da diferença entre o componente de estabilidade corrente PC11 e o componente de sustentação relativa corrente PC21 é avaliada e comparada ao limiar determinado a partir do valor absoluto da diferença entre as posições PC14 (i1) e PC24 (i2) (etapa F60). Este valor absoluto da diferença entre o componente de estabilidade corrente PC11 e o componente de sustentação relativa corrente PC21 constitui a diferença entre os comandos cinemáticos correntes fornecidos para o simulador de movimento e os comandos cinemáticos correntes fornecidos para o alvo pela ferramenta do simulador no sentido da invenção.
[185] Esta comparação verifica, assim, que a diferença entre as posições angulares correntes do simulador de movimento e do alvo no plano horizontal, definida, neste caso, pelo valor absoluto da diferença entre o componente de estabilidade corrente PC11 e o componente de sustentação
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 38/49 / 37 relativa corrente PC21, está abaixo de um limiar particular. Se for o caso, o referido estágio de pilotagem, descrito abaixo, é iniciado.
[186] Para maior precisão, de acordo com as hipóteses acima referentes à P1 e P2:
[187] - Caso a direção de rotação do corpo em movimento determinada na etapa F30 esteja no sentido horário: embora a condição (1) apresentada por (PC21 - PC11) > (PC24 (i2) - PC14 (i1)) seja observada (etapa F60), a unidade lógica 53 envia os comandos constantes do alvo e do simulador de movimento PC13 e PC23 iguais aos valores mais recentes fornecidos para o alvo e o simulador de movimento, respectivamente, permitindo que as posições dos pontos de ajuste P1 e P2 sejam alcançadas (etapa F70). Em outras palavras, a unidade lógica 53 envia os comandos fixos do simulador de movimento e do alvo iguais aos valores PC13 (i1) e PC23 (i2), respectivamente.
[188] - Caso a direção de rotação do corpo em movimento determinada na etapa F30 esteja no sentido anti-horário: embora a condição (2) apresentada por (PC11 - PC21) > (PC14 (il) - PC24 (i2)) seja observada (etapa F60), a unidade lógica 53 envia os comandos constantes do alvo e do simulador de movimento PC13 e PC23 iguais aos valores mais recentes fornecidos para o alvo e o simulador de movimento, respectivamente, permitindo que as posições dos pontos de ajuste P1 e P2 sejam alcançadas (etapa F70). Em outras palavras, a unidade lógica 53 envia os comandos fixos do alvo e do simulador de movimento iguais aos valores PC13 (il) e PC23 (i2), respectivamente.
[189] Em uma implementação diferente, o valor absoluto da diferença entre o componente de estabilidade corrente PC11 e o componente de sustentação relativa corrente PC21 é comparado ao valor absoluto da diferença entre as posições P1 e P2 (o limiar particular no sentido da
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 39/49 / 37 invenção), utilizando uma abordagem similar àquela descrita acima em relação às posições PC14 (il) e PC24 (i2).
[190] Quando a unidade lógica 53 detecta que a condição (1) ou a condição (2) não é mais observada, dependendo da direção de rotação do corpo em movimento, o marcador f3 é ativado e o referido estágio de pilotagem φ2 é iniciado (etapa F80). A iteração em que o estágio de pilotagem é iniciado é designado por i3.
[191] Deve ser observado que f1 e f2 devem, preferivelmente, ser ativados antes que a condição (1) ou (2), dependendo da direção de rotação do corpo em movimento, não seja mais observada, em outras palavras, é preferível que haja um período de atraso suficiente entre o momento em que os marcadores f1 e f2 são ativados e o momento em que o marcador f3 é ativado (mesmo que seja suficiente um período de atraso próximo a zero). Para este fim, podem ser escolhidas as posições dos pontos de ajuste P1 e P2 que possibilitam a observância desta condição ou valores apropriados de ε1 e/ou ε2 (deve ser observado que quanto maior estes valores, maior a velocidade em que convergem os pontos de ajuste P1 e P2).
[192] Durante o estágio de pilotagem φ2, a unidade lógica 53 aplica os comandos cinemáticos C11 e C21 alimentados no corpo em movimento e nos períodos corretivos do alvo D2 e D3 ligados às posições dos pontos de ajuste P1 e P2. Isto permite a simulação do sistema de estimativa 1 de qualquer tipo de movimento do alvo e do corpo em movimento, os períodos D2 e D3 que tornam estes movimentos compatíveis com os movimentos angulares do alvo e do simulador de movimento.
[193] Para avaliar estes períodos corretivos, a unidade lógica 53 armazena o componente de estabilidade corrente PC11 (i3) e o componente de sustentação relativa corrente PC21 (i3) na iteração i3 (etapa F90).
[194] Os períodos corretivos D2 e D3 são, em seguida, avaliados, utilizando as seguintes equações:
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D2 = PC14 (il) - PC11 (i3) e D3 = PC24 (i2) - PC21 (i3).
[195] Alternativamente, os períodos corretivos D2 e D3 podem ser avaliados, utilizando as seguintes equações:
D2 = P1 - PC11 (i3) e D3 = P2 - PC21 (i3).
[196] Desta forma, em cada iteração do estágio de pilotagem, até o final da segunda parte, a unidade lógica 53 aplica no componente de estabilidade PC11 e no componente de sustentação relativa PC21 os deslocamentos angulares D2 e D3, respectivamente, de acordo com as seguintes equações (etapa F100):
PC13 = PC11 + D2
PC23 = PC21 + D3 [197] Os outros componentes dos comandos cinemáticos C13, respectivamente os comandos cinemáticos D23, são considerados, neste caso, iguais aos componentes correspondentes dos comandos cinemáticos correntes C11, respectivamente os comandos cinemáticos correntes C21, vindos da ferramenta do simulador.
[198] Os comandos cinemáticos C13 e C23 modificados desta forma pela unidade lógica 53 são, em seguida, alimentados no alvo e no simulador de movimento, respectivamente, para aplicação. Em resposta a estes comandos cinemáticos, o alvo envia sua posição corrente.
[199] No final da segunda parte da simulação híbrida, marcada pela detecção do final do evento de simulação (etapa F110), por exemplo, ao alcançar ou desviar do segundo objetivo, a trajetória do corpo em movimento obtida pelo sistema de estimativa 1 é examinada.
[200] Em particular, é determinado se o segundo objetivo foi alcançado, por exemplo, utilizando a unidade lógica 51 e a distância d (etapa F120).
[201] Se for o caso, é determinado se o corpo em movimento 3 é capaz de reatacar seu objetivo caso ele tenha desviado dele (etapa F130). Caso
Petição 870190064793, de 10/07/2019, pág. 41/49 / 37 contrário, o corpo em movimento se torna invalidado por ser considerado incapaz de reatacar um objetivo após falhá-lo (etapa F140).