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Um acelerômetro PIGA (Pendulous Integrating Gyroscopic Accelerometer) é um tipo de acelerômetro que pode medir a aceleração e simultaneamente integrar essa aceleração contra o tempo para produzir uma medida de velocidade também. O principal uso do PIGA é em Sistemas de Navegação Inercial (INS) para orientação de aeronaves e mais particularmente para orientação de mísseis balísticos. Ele é valorizado por sua sensibilidade e precisão extremamente altas em conjunto com a operação em uma ampla faixa de aceleração. O PIGA ainda é considerado o principal instrumento para orientação de mísseis de nível estratégico, embora os sistemas baseados na tecnologia MEMS sejam atraentes para requisitos de desempenho mais baixos.

História e Evolução

O PIGA consolidou-se como o instrumento estratégico de escolha no setor aeroespacial desde os primeiros programas de mísseis, como o V-2, até o desenvolvimento de mísseis balísticos modernos, como o Trident D5. Ao longo das últimas décadas, o aperfeiçoamento desse instrumento tornou-se um foco contínuo de pesquisa, com avanços significativos na estabilidade de calibração e na redução de erros mecânicos estruturais.

Vantagens e Desvantagens

• Vantagens:
  • Apresenta uma precisão muito superior à de outros tipos de acelerômetros.
  • Possui grande capacidade de sobrecarga, alta linearidade de resposta, ampla faixa de medição e forte estabilidade mecânica.
  • É altamente resistente a choques eletromagnéticos.
• Desvantagens e Desafios:
  • Sua precisão máxima é frequentemente restringida por erros não lineares oriundos de pequenas instabilidades estruturais, como inércia desigual ou produtos de inércia na mecânica do flutuador.
  • O processo de calibração de um PIGA é extremamente complexo, visto que o equipamento é altamente sensível a variações de velocidade angular, o que dificulta rotinas de autocalibração em tempo real.

Aplicações Práticas

As características operacionais singulares do PIGA o tornam indispensável em veículos que não podem depender de navegação por GPS e precisam de medições contínuas:

• É utilizado em Sistemas de Navegação Inercial de submarinos oceânicos e mísseis balísticos intercontinentais (ICBM), onde trajetórias longas (superiores a 10.000 km) exigem acúmulo mínimo de erros.
• Atua no controle rigoroso da velocidade de corte do motor, na definição da inclinação inicial e no estabelecimento de rumo durante a transição do voo motorizado para o voo balístico.

Referências

Bibliografia

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• AIAA 2001-4288, "The Pendulous Integrating Gyroscope Accelerometer (PIGA) from the V-2 to Trident D5, the Strategic Instrument of Choice", R.E. Hopkins The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Cambridge, MA, Dr. Fritz K. Mueller, Dr. Walter Haeussermann, Huntsville, AL, Guidance, Navigation, and Control Conference & Exhibit, 6-9 August 2001 Montreal, Canada. From AIAA American Institute for Aeronautics & Astronautics Digital Library
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• Zhang, Y., Hu, S., Yang, G., Zhou, X., & Liu, H. (2022). An Improved Online Self-Calibration Method Utilizing Angular Velocity Observation for Ultra High Accuracy PIGA-Based IMU. Sensors, 22(21), 8136.
• Zhou, X., Yang, G., Niu, W., & Tu, Y. (2023). Analysis and Suppression of Nonlinear Error of Pendulous Integrating Gyroscopic Accelerometer at Instrument Level. Sensors, 23(3), 1221.

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