ITMI961002A1 - Unita' a sensori inerziali - Google Patents

Description

Descrizione

L’innovazione riguarda una unità a sensori inerziali per misurare la grandezza di misurazione inerziale .

Con grandezza di misurazione inerziale in particolare va intesa una accelerazione oppure una velocità di rotazione rispetto allo spazio inerziale.

I sensori inerziali misurano l’accelerazione oppure la velocità di rotazione rispetto allo spazio inerziale. Tali sensori inerziali possono servire a stabilizzare una piattaforma nello spazio oppure a misurare la posizione o l'allocazione di un supporto. Per misurare l’accelerazione servono misuratori di accelerazione. La velocità di rotazione viene misurata mediante giroscopio oppure mediante "giroscopi a laser" basantisi sull'effetto sagnac. Per tali sensori inerziali un grande problema sta nel fatto che essi devono operare necessariamente oltre un grandissimo intervallo di misurazione di vari ordini di grandezza. Inoltre si richiedono elevata precisione ed assenza di deriva. Noti sensori inerziali di questo genere pertanto sono elementi costruttivi estremamente dispendiosi e corrispondentemente costosi.

Sono noti sensori inerziali contenenti risonatori miniaturizzati, laddove il comportamento dì risonanza del risonatore è influenzato dalla grandezza di misurazione inerziale. Tali sensori inerziali sono ad esempio "sensori inerziali al quarzo". I sensori inerziali al quarzo contengono un quarzo oscillante. Un sensore inerziale di questo genere (QAS) eseguito come sensore di velocità di rotazione, la frequenza del quarzo oscillante viene influenzata dalla forza di Coriolis. Nel caso di un sensore inerziale eseguito come misuratore di accelerazione (QAS) un quarzo oscillante è collegato con una massa, cosicché nel caso di un’accelerazione inerziale per effetto della forza di inerzia, viene esercitata una pressione sul quarzo oscillante. Questa pressione varia parimenti la frequenza del quarzo oscillante. Le variazioni di frequenza possono essere utilizzate come misura per la rispettiva grandezza di misurazione inerziale.

Tali sensori inerziali al quarzo sono piccoli, semplici ed economici. Però essi non soddisfano per quanto riguarda intervallo dinamico e precisione i requisiti imposti a sensori inerziali per scopi di stabilizzazione o navigazione. I sensori inerziali al quarzo operano rispettivamente soltanto in un intervallo di misurazione relativamente piccolo. La precisione dei sensori inerziali al quarzo è limitata. La caratteristica di misurazione dei sensori inerziali al quarzo è caratterizzata da relazioni complesse, non lineari, funzionali fra la grandezza di misurazione inerziale da misurare e i segnali di misurazione di uscita. In particolare è necessario tener conto di aggiuntive dipendenze di altre grandezze influenzatrici, ad esempio della temperatura. Un articolo di Bernstein ed altri "Λ Micromachined Comb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope" in IEEE 1993, pagine 143-147 descrive un giroscopio vincolato nella forma di un diapason micromeccanico di silicio, polisicio o nichel. Qui si hanno problemi similari a quelli dei sensori inerziali al quarzo.

Il DE-A-42 44 014 descrive un procedimento per riconoscere ed identificare errori su sensori per mezzo di una rete neuronaie multistrato.

L’innovazione si pone il compito di realizzare una unità a sensori inerziali di semplice struttura, che soddisfa ai requisiti posti per scopi di stabilizzazione e navigazione.

In particolare l’innovazione si pone il compito di realizzare una unità a sensori inerziali di semplice struttura, con elevata precisione ed esteso intervallo di misurazione.

Secondo l’innovazione questi compiti vengono risolti per il fatto che

- una pluralità di sensori inerziali sono disposti in modo da essere sollecitati dalla stessa grandezza di misurazione inerziale,

- ognuno dei sensori inerziali contiene un risonatore miniaturizzato, il cui comportamento di risonanza è influenzato dalla grandezza di misurazione inerziale, e

i segnali dei sensori sono inseriti su mezzi in comune diramazione dei segnali per produrre un segnale di misurazione di uscita rappresentante la grandezza di misurazione inerziale.

L'innovazione consente l’impiego di sensori inerziali miniaturizzati, fabbricabili economicamente, ad esempio sensori inerziali al quarzo. Con una moltiplicazione di tali sensori e con l'inserimento dei segnali di sensore su un'unità comune di elaborazione dei segnali è possibile sia aumentare la precisione sia anche l'intervallo di misurazione dell’intera unità a sensori inerziali ai requisiti che vengono imposti a sensori inerziali per scopi di stabilizzazione e di navigazione. La moltiplicazione dei sensori inerziali risulta possibile poiché ogni singolo sensore inerziale richiede soltanto un dispendio relativamente modesto. Al posto di un costoso sensore inerziale vengono impiegati molti sensori inerziali di minore qualità ma anche di prezzo minore. In particolare per misurare la grandezza di misurazione iniziale su un intervallo di misurazione esteso è possibile prevedere una pluralità di sensori con differenti intervalli di misurazione, di cui ognuno opera in un intervallo parziale del citato intervallo di misurazione esteso. Inoltre per misurare la grandezza di misurazione iniziale in ogni intervallo parziale può essere prevista una pluralità di sensori sostanzialmente corrispondenti, laddove la grandezza di misurazione nell’intervallo parziale è formata da segnali di tutti questi sensori corrispondenti.

I sensori però possono essere eseguiti anche tutti in sostanza corrispondenti, quando è importante soltanto la precisione.

Costruttivamente una unità a sensori inerziali può essere strutturata in modo che

su un supporto wafer piano di forma di base rettangolare in direzione longitudinale sono ricavati l’uno accanto all'altro wafer con gruppi di sensori gli assi di entrata di un primo e di un secondo gruppo vicino a questo, con supporto piano dei wafer, si estendono parallelamente fra di loro,

gli assi di entrata del terzo gruppo in caso di supporto piano dei wafer si estendono perpendicolarmente agli assi di entrata del primo e del secondo gruppo, e

il supporto dei wafer fra i gruppi è angolato in ragione di rispettivamente 90" lungo bordi di piegatura estendentesi in direzione trasversale.

In tal caso si ottiene una struttura con tre superfici laterali fra di loro ortogonali, fra di loro disposte a forma di u, laddove gli assi di entrata dei tre gruppi di sensori inerziali formano un sistema di assi ortogonale.

In particolare vantaggiosamente un modulo microelettronico, contenente i mezzi di elaborazione dei segnali, è disposto nella cavità racchiusa del supporto piegato dei wafer.

Le caratteristiche non lineari dei sensori inerziali eventualmente anche differenti possono essere considerate per il fatto che i mezzi di lavorazione dei segnali presentano una prima rete neuronaie, che è allenata sulla base di grandezze di misurazione inerziali attive ed associati segnali di misurazione di uscita.

Inoltre i mezzi di elaborazione dei segnali possono presentare una seconda rete neuronaie, che è allenata al riconoscimento di guasti di sensori, che la prima rete neuronaie è influenzabile della seconda rete neuronaie nel senso di una riconfigurazione dei sensori.

In tal caso si ottiene una unità a sensori inerziali compatta con elevata precisione, grande intervalo dinamico ed elevata ridondanza, ossia insensibilità nei confronti del guasto di singoli sensori.

Esempi di realizzazione dell'innovazione sono illustrati dettagliatamente nel seguito con riferimento ai relativi disegni.

In particolare:

la figura 1 mostra una rappresentazione scheraaticaprospettica di una unità a sensori inerziali formata da una pluralità di sensori inerziali al quarzo,

la figura 2 mostra prospetticamente un aereo e gli assi secondo i quali si dovranno determinare componenti delle grendezze di misurazione inerziale, la figura 3 mostra un supporto piano di wafer con tre wafer portanti ognuno un gruppo di sensori inerziali,

la figura 4 mostra una rappresentazione prospettica e illustra una prima fase di una piegatura del supporto dei wafer,

la figura 5 mostra una rappresentazione prospettica e illustra la seconda fase della piegatura del supporto dei wafer,

la figura 6 mostra una rappresentazione prospettica, di smontaggio, di una unità a sensori inerziali con il supporto dei wafer piegato, portante i sensori inerziali, e la relativa elettronica, che è infilata nella cavità racchiusa dal supporto piegato dei wafer,

la figura 7 mostra uno schema a blocchi dell’unità di elaborazione dei segnali,

la figura 8 mostra uno schema a blocchi, rappresentato in modo leggermente più dettagliato, dell’unità di elaborazione dei segnali.

Nell’esecuzione secondo la figura 1 l'unità 10 a sensori inerziali lungo un bordo anteriore contiene N sensori inerziali 12.11, 12.21...12.N1. Il sensore inerziale 12.11 possiede un intervallo di misurazione "1", il sensore inerzale 12.21 possiede un intervallo di misurazione "2”, che si sussegue all’intervallo di misurazione "1". Gli ulteriori sensori inerziali indicati mediante tratteggio possiedono inoltre susseguenti intervalli di misurazione fino al sensore inerziale 12.NI con l’intervallo di misurazione "N". L’intervallo di misurazione "1" fino a N formano intervalli parziali, fra di loro susseguenti, di un esteso intervallo di misurazione. I sensori inerziali 12.11 fino a 12.NI intervengono in seguito ad accelerazioni in direzione della freccia 14. Essi possono essere anche sensori inerziali intervenenti a velocità di rotazione attorno agli assi di entrata definiti dalla freccia. I sensori inerziali 12.11 fino a 12.NI coprono insieme un esteso intervallo di misurazione.

Ognuno dei sensori inerziali 12.11 fino a 12.NI è previsto molteplicemente. Oltre al sensore inerziale 12.11 sono previti ulteriori sensori inerziali 12.12 fion a 12.1M, che coincidono sostanzialmente con questi e misurano parimenti nell'intervallo di misurazione "1". Oltre al sensore inerziale 12.21 esistono i sensori inerziali 12.22 fino a 12.2M etc. Oltre al sensore 12.NI esistono sostanzialmente sensori inerziali 12.N2 fino a 12.NM coincidenti con esso. Per aumentare la precisione viene formato il valore medio dei segnali di uscita dei sensori inerziali 12.11 fino a 12.1M. In maniera corrispondente vengono formati i valori medi delle rimanenti "colonne" della "matrice" di sensori inerziali fino ai sensori inerziali 12.NI fino a 12.NM.

Nella figura 1 inoltre è rappresentata una coppia di sensori inerziali 16 e 18. I sensori inerziali 16 e 1 misurano le componenti della grandezza di misurazione, ad esempio accelerazione, perpendicolarmente fra di loro e alla direzione dell’asse di entrata rappresentato dalla freccia 16. L'asse di entrata del sensore inerziale 16 è rappresentato da una freccia 20 e l'asse di entrata del sensore inerziale 18 è rappresentato da una freccia 22. L’unità di sensori inerziali 10 contiene parimenti rispettivamente una "matrice" di sensori inerziali del tipo del sensore inerziale 18. Anche qui i sensori inerziali delle "colonne" possiedono differenti intervalli di misurazione formanti intervalli parziali di un esteso intervallo di misurazione. Anche qui per aumentare la precisione vengono formati i valori medi dei segnali dei sensori inerziali di ogni colonna.

Le "matrici" dei sensori inerziali 16 e 18 non sono rappresentate nella figura 1. Si comprende che i sensori inerziali non devono essere disposti necessariamente, come è rappresentato, in una matrice, rettangolare.

I sensori inerziali insieme al relativo circuito sono integrati in un componente.

Per scopi di stabilizzazione o di navigazione è necessario misurare grandezze di misurazione inerziali (accelerazioni, velocità di rotazione) secondo tre assi fra di loro ortogonali. Nel caso di un aereo 24, come quello rappresentato in figura 2, questi assi sono l’asse longitudinale dell'aereo x , l'asse trasversale y e l’asse verticale z . Le figure 3 fino a 6 mostrano la struttura di una unità a sensori inerziali consentente di misurare grandezze di misurazioni vettoriali inerziali secondo tre assi.

Nella figura 3 è rappresentato un supporto 26 dei wafer rettangolare-ailungato . Sul supporto 26 dei wafer in direzione longitudinale del supporto 26 sono situati l’uno accanto all’altro un "WAFER X" 28, un "wafer Z” 30 ed un "wafer Y" 32. Sul wafer X 28 è ricavato un primo gruppo 34 di sensori inerziali. Il gruppo 34 di sensori inerziali è formato ad esempio da sensori di velocità di rotazione al quarzo 36. I sensori di velocità di rotazione al quarzo (QRSs) 36 sono ricavati in una matrice di righe e colonne sul wafer X. Gli assi di entrata e i sensori di velocità di rotazione al quarzo 36 sono situati tutti in direzione della freccia 38.

I sensori di velocità di rotazione al quarzo 36 sul wafer 28 possono essere eseguiti tutti sostanzialmente corrispondenti. Tuttavia vantaggiosamente i sensori di velocità di rotazione al quarzo 36, disposti rispettivamente in una riga della matrice, sono progettati come nell’esecuzione secondo la figura 1 per differenti intervallo di misurazione, che formano intervalli parziali di un intervallo di misurazione esteso.

I sensori di velocità di rotazione 36 al quarzo disposti in una colonna della matrice sono rispettivamente fra di loro in sostanza corrispondenti. Anche sul wafer X 28 possono essere ricavati aggiuntivamente misuratori di accelerazione al quarzo. Anche i relativi assi di entrata o di sensibilità sono situati nella direzione della freccia 38.

In maniera corrispondente è eseguito il wafer Z 30 con secondo gruppo 42 di sensori di velocità di rotazione al quarzo 40. Gli assi di entrata o di sensibilità dei sensori di velocità di rotazione al quarzo 40 sono situati lateralmente in direzione della freccia 44, ossia nella figura 3 perpendicolarmente agli assi di entrata o di sensibilità, rappresentati dalla freccia 38, dei sensori di velocità di rotazione 36 al quarzo del primo gruppo 34.

Il wafer Y 32 presenta un terzo gruppo 46 di sensori di velocità di rotazione al quarzo 48. I sensori di velocità di rotazione al quarzo 48 del terzo gruppo 46 sono disposti nello stesso modo in una matrice, come i sensori di velocità di rotazione al quarzo del secondo gruppo 42. Gli assi di entrata o di sensibilità dei sensori di velocità di rotazione al quarzo 48 sono situati nella direzione della freccia 50 parallelamente in figura 3 rispetto agli assi di entrata o di sensibilità dei sensori di velocità al quarzo 40 del secondo gruppo 42.

Il supporto 26 dei wafer allungato-rettangolare è angolato nel modo rappresentato nelle figure 4 e 5 lungo i bordi di piegatura 52 e 54. In un primo momento il supporto 26 dei wafer viene angolato fra i wafer 28 e 30 e gruppi 34 rispettivamente 42 lungo il bordo di piegatura in ragione di 90‘. Ciò è rappresentato nella figura 4. Segue quindi un'angolatura in ragione di ulteriori 90" lungo il bordo di piegatura 54. Si ottiene una struttura, di sezione trasversale ad u, con tre parti 56, 58, 60 del supporto 26 dei wafer. Dalla figura 5 è riconoscibile il fatto che le direzioni degli assi di entrata o di sensibilità dei sensori inerziali al quarzo 36, 40 e 48, come quelle rappresentate nelle figure 4 e 5 mediante le frecce 38, 44 rispettivamente 50, sono fra di loro ortogonali. In un aereo 24 esso possono essere orientate secondo gli assi x<F >, z<F >rispettivamente y<F >La figura 6 mostra una esecuzione costruttiva dell'unità a sensori inerziali.

Con 62 è indicata una piastra di montaggio, sulla piastra di montaggio 62 sono montate le parti 56, 58 e 60 del supporto 26 dei wafer. Di queste la parte 60 poggia sulla piastra di montaggio 62. Le parti 58 e 56 formano la parete posteriore rispettivamente il lato superiore di una custodia rettangolare 64. La custodia 64 è chiusa in corrispondenza di un lato frontale per mezzo di una parete 66 della custodia. Sull'opposto lato frontale la custodia 64 è aperta. Sul lato anteriore, difronte alla parte 58, la custodia 64 è chiusa per mezzo di una piatra di copertura amovibile 68. Dal lato frontale aperto nella custodia 64 viene infilato un modulo microelettronico 70.

Il modulo microelettronico 70 contiene un'interfaccia 72, un'elettronica di lettura 74, il circuito 76 di elaborazione dei segnali, l'unità di alimentazione elettrica 78 nonché cablaggio e connessioni 80. Il modulo microelettronico 70 è collegato con i wafer 28, 30 rispettivamente 32, formanti i sensori inerziali al quarzo 36, 40 e 48, tramite un cavo a nastro piatto 82. In tal modo si ottiene una unità di sensori inerziali assai compatta con sensori di velocità di rotazione al quarzo (QRS) e sensori di accelerazione al quarzo (QAS), che misura velocità di rotazione ed accelerazioni secondo tre direzioni fra di loro ortogonali.

L'elaborazione dei segnali di tali sensori inerziali al quarzo comporta particolari problemi.

I sensori inerziali al quarzo forniscono segnali di uscita, assai fortemente non lineari nella forma di frequenze. Queste frequenze dipondono in modo fortemente non lineare ad esempio dalla velocità di rotazione. Con un determinato sensore inerziale al quarzo è possibile rilevare di volta in volta soltanto un intervallo limitato della grandezza di misurazione inerziale attorno ad un punto di lavoro. Questo intervallo dipende dal dimensionamento del sensore inerziale al quarzo. All'esterno di questo intervallo praticamente non si ottiene dipendenza dalla velocità di rotazione. Su un lato dell'intervallo con l'assegnato dimensionamento la sensibilità è troppo modesta. Sull'altro lato dell'intervallo di verifica una saturazione. Ed anche all'interno dell'intervallo la caratteristica del sensore inerziale al quarzo non è lineare.

E’ ora previsto il fatto di produrre da una matrice tali sensori inerziali al quarzo e dai segnali forniti da questi, un segnale di misurazione, che

- su un esteso intervallo di misurazione presenta una caratteristica lineare, ossia una relazione lineare fra la grandezza di misurazione inerziale attiva e il segnale di misurazione di uscita prodotto mediante mezzi di elaborazione segnali, e

- possiede un'elevata precisione rispetto alla precisione di un singolo sensore inerziale al quarzo mediante l’elaborazione dei segnali di più sensori inerziali al quarzo, sostanzialmente corrispondenti, in ogni intervallo parziale dell’intervallo di misurazione esteso.

Ciò viene ottenuto conformemente alla figura 7 per mezzo di una rete neuronaie 84, il "Signal-NNET" formante una parte della unità di elaborazione dei segnali 76 in figura 6.

La rete neuronaie 84 contiene segnali di tutti i sensori inerziali al quarzo 36, 40, 48. La rete neuronaie può essere inoltre sollecitata da segnali, che rappresentano ulteriori grandezze di influenzamento, ad esempio temperature. La rete neuronaie 84 viene allenata. A tale scopo l’unità a sensori inerziali nella forma di un blocco di sensori 86 è sottoposta a differenti grandezze di misurazione inerziali e ad esempio temperature. I segnali di uscita in tal caso ottenuti vengono raffrontati "valori prescritti" di una caratteristica desiderata. I pesi della rete neuronaie 84 vengono variati a seconda di questo raffronto in base ad un algoritmo preassegnato .

Un tale allenamento di una rete neuronaie costituisce tecnica di per sè nota e pertanto non è qui descritto in dettaglio.

Dopo l'allenamento della rete neuronaie 84 mediante la rete neuronaie hanno luogo

- la compensazione della caratteristica di misurazione complessa, lineare, dei singoli sensori inerziali al quarzo,

la compensazione delle altre grandezze influenzatrici, ad esempio della temperatura,

il raggruppamento dei segnali di differenti sensori inerziali al quarzo, che sono attivi in rispettivamente un intervalo parziale dell’intervallo di misurazione esteso, a formare un segnale di uscita rappresentante nell’intero intervallo di misurazione esteso la grandezza di misurazione inerziale,

la formazione di un segnale di uscita, rappresentante la grandezza di misurazione inerziale con più alta precisione, da segnali ridondati prodotti mediante una pluralità di sensori inerziali al quarzo dello stesso tipo, laddove mediante formazione di media si ottiene un aumento della precisione in ragione di un fattore quando N rappresenta il numero dei sensor inerziali al quarzo di volta in volta uguali, e

una compensazione di errori di montaggio nel piazzamento dei sensori inerziali al quarzo 36, 40, 48 sui wafer 28, 30, 32, nell'orientamento dei wafer 28, 30, 32 sulle parti 56, 58, 60 del supporto 26 dei wafer nonché di errori di orientamento, che si ottengono con la piegatura del supporto 26 dei wafer coformemente alle figure 4 e 5 nel corso della fabbricazione dei blocco di sensori 86.

Non è necessario programmare le funzioni di questa rete neuronaie 84. Pertanto non è necessario modellare gli effetti su illustrati. Anzi la rete neuronaie in una fase di calibratura apprende le relazioni matematiche fra le variabili funzionalmente interessate.

Nella fabbricazione del blocco il sensore 86 non si dovranno pertanto rispettare particolari precisioni. Il blocco sensore 86 contiene sensori di velocità di rotazione al quarzo e sensori di accelerazione al quarzo. I segnali di tutti i sensori sono inseriti sulla rete neuronaie 84. La rete neuronaie 84 ad un'uscita 88 fornisce un segnale di uscita rappresentante la velocità di rotazione e su un’uscita 90 fornisce un segnale di uscita rappresentante le accelerazioni (secondo tre assi).

I sensori inerziali al quarzo nelle "colonne" di ogni matrice sono in sostanza rispettivamente corrispondenti. Nelle "righe" della matrice pertanto sono previsti più gruppi, sostanzialmente corrispondenti, rispettivamente di differenti sensori inerziali al quarzo. L'informazione viene di conseguenza fornita in maniera ridondante. Oltre ad aumentare la precisione mediante formazione di valore medio questa ridondanza può essere utilizzata anche per riconoscere guasti di tali sensori inerziali al quarzo e per compensarli mediante riconfigurazione.

Nell'esecuzione secondo la figura 7 ciò viene ottenuto per mezzo di un'ulteriore rete neuronaie 92, un "FDIR-NNET" (rete per il rilevamento, identificazione degli errori e riconfigurazione dei sensori). La rete neuronaie 92 è strutturata a guisa del DE-A 4244 014 summenzionato. Alla rete neuronaie 92 di riconoscimento degli errori vengono addotti gli stessi segnali dai sensori inerziali al quarzo 36, 40, 48 come alla rete neuronaie 84 di elaborazione dei segnali. La rete neuronaie 92 di riconoscimento degli errori è allenata per fornire nel caso di un guasto di un sensore inerziale al quarzo oppure di un gruppo di sensori inerziali al quarzo, ad un'uscita 94, uno "status", ossia un vettore di segnale indicante in corrispondenza di quale sensore inerziale al quarzo di è verificato il guasto.

Il vettore "status" inoltre, come è indicato mediante un'uscita 96, è inserito come ulteriore entrata sulla rete neuronaie 84 e influenza questa rete neuronaie 84. Ciò è simbolizzato da una freccia 98. La rete neuronaie 84 di elaborazione dei segnali anche con segnali di sensori disinseriti e corrispondenti vettori di status è allenata per reagire all'avaria di sensori inerziali al quarzo e a tener conto di tali avarie per la formazione dei segnali di velocità di rotazione e di accelerazioni in corrispondenza delle uscite 88 rispettivamente 90.

La figura 8 mostra la struttura delle reti neuronali 84 e 92.

I gruppi 34, 42 e 46, disposti sul wafer 26, di sensori inerziali al quarzo 36, 40 rispettivamente 48 forniscono segnali di misurazione ad uscite 100, 102 rispettivamente 104, separatamente per le componenti nella direzione dell'asse X, dell’asse Z rispettivamente dell’asse Y. Le uscite 100, 102 e 104 nella figura 7 sono rappresentate mediante un guscio 106. Le uscite sono collegate con il cavo piatto 82 della figura 6.

Le uscite 100, 102, 104 sono collegate una volta con la rete neuronaie 84 di elaborazione dei segnali, come rappresentato nella figura 7 mediante un bus 108. Come è rilevabile dalla figura 8 la rete neuronaie 84 da parte sua contiene tre distinte reti neuronali 110, 112 e 114 per le componenti x, le componenti y rispettivamente le componenti z delle grandezze di misurazione vettoriali. L’uscita 100 formata rispettivamente da una pluralità di uscite di segnale tramite un collegamento 116 è collegata con la rete neuronaie 110. L’uscita 102 tramite un collegamento 118 è collegata con la rete neuronaie 112. L’uscita 104 tramite un collegamento 120 è collegata con la rete neuronaie 114.

La rete neuronaie 92 riconoscente errori è formata parimenti da tre distinte reti neuronali 122, 124 e 126 per i sensori inerziali al quarzo 36, 40 rispettivamente 48. L’uscita 100 tramite un collegamento 126 è collegata con la rete neuronaie 122. L’uscita 102 tramite un collegamento 128 è collegata con la rete neuronaie 124. L’uscita 104 tramite un collegamento 130 è collegata con la rete neuronaie 126. Mediante le reti neuronali 122, 124 e 126 vengono prodotti vettori di status per i sensori inerziali al quarzo 36, 40 rispettivamente 48. Questi vettori di status tramite collegamenti 132, 134 rispettivamente 136 come ulteriori grandezze di entrata sono inseriti sulle rispettive relative reti neuronali 110, 112 rispettivamente 114 di elaborazione dei segnali. I collegamenti 132, 134 e 136 corrispondono all’uscita 96 della figura 7.

Ognuna delle reti neuronali 110, 112 e 114 fornisce in primo luogo in corrispondenza di una prima uscita 138, 140 rispettivamente 142 le rispettive componenti ωx, ωz, ωy della velocità di rotazione e in corrispondenza di una seconda uscita 144, 146 rispettivamente 148 le rispettive componenti ax, az rispettivamente yy dell'accelerazione. Le uscite 138, 140 e 142 della figura 8 sono raggruppate nell’uscita 88 della figura 7.

Per unità a sensori inerziali descritta le singole componenti delle grandezze di misurazione vengono elaborate indipendentemente 1’una dall’altra.

Al posto dei descritti sensori inerziali al quarzo in maniera similare è possibile utilizzare anche altri sensori inerziali micromeccanici. Tali sensori inerziali micromeccanici possono essere giroscopi a diapason di silicio o polisilicio. Per questi si possono prendere in considerazione anche altri risonatori miniaturizzati, come giroscopi a microottica (MOGs).

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1.-Unità a sensori inerziali per misurare una grandezza di misurazione inerziale, caratterizzata dal fatto che una pluralità di sensori inerziali (12.36,40,48) sono disposti in modo che essi sono sollecitati dalla stessa grandezza di misurazione inerziale, - ognuno dei sensori inerziali (12,36,40,48) contiene un risonatore miniaturizzato, il cui comportamento di risonanza è influenzato dalla grandezza di misurazione inerziale, e - i segnali dei sensori (12,36,40,48) sono inseriti su mezzi in comune (70) di elaborazione dei segnali per produrre un segnale di misurazione di uscita rappresentante la grandezza di misurazione inerziale. 2.-Unità a sensori inerziali secondo la rivendicazione 1. caratterizzata dal fatto che per misurare la grandezza di misurazione inerziale oltre un esteso intervallo di misurazione è prevista una pluralità di sensori (12.11 ...12.NI ) con differenti intervalli di misurazione, di cui ognuno lavora in un intervallo parziale del citato intervallo di misurazione esteso. 3.-Unità a sensori inerziali secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che per misurare la grandezza di misurazione inerziale in ogni intervallo parziale è prevista una pluralità di sensori (12.11...12.1M) sostanzialmente corrispondenti, laddove la grandezza di misurazione nell'intervallo parziale è formata da segnali di tutti questi sensori corrispondenti. 4.-Unità a sensori inerziali secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i sensori sono eseguiti sostanzialmente corrispondenti. 5.-Unità a sensori inerziali secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 4, caratterizzata dal fatto che i sensori (12,36,40,48) sono formati da sensori inerziali al quarzo. 6.-Unità a sensor inerziali secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che i sensori inerziali al quarzo sono misuratori di accelerazione al quarzo (QAS). 7.-Unità a sensor inerziali secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che i sensori inerziali al quarzo sono sensori di velocità di rotazione al quarzo (QRS). 8.-Unità a sensori inerziali secondo la rivendicazione 1 fino a 7, caratterizzata dal fatto che i sensori inerziali sono integrati in un componente circuitale. 9.-Unità a sensori inerziali secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 7, caratterizzata dal fatto che i sensori (36,40,48) sono ricavati in gruppi (34,42,46) sulla superficie di wafer (28,30,32), che sono situati su un supporto piatto (26) dei wafer gli assi di entrata (28,44,50) dei sensori (36,40,48) di un gruppo (34,42,46) si estendono rispettivamente parallelamente fra di loro, - e il supporto (26) dei wafer fra i gruppi (34,42,46) è angolato. 10.- Unità a sensori inerziali secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che su un supporto piano (26) dei wafer di forma di base rettangolare in direzione longitudinale sono ricavati consecutivamente tre wafer (28,30,32) con gruppi (34,42,46) di sensori (36,40,48), - gli assi di entrata (44,50) di un primo gruppo e di un secondo gruppo vicino ad esso (42 rispettivamente 46) in caso di supporto piano (26) dei wafer si estendono parallelamente fra di loro, gli assi di entrata (38) del terzo gruppo (34), in caso di supporto piano (26) dei wafer, si estendono perpendicolarmente agli assi di entrata (44,50) del primo e del secondo gruppo (42,46), e il supporto (26) dei wafer fra i gruppi (34,42,46) lungo bordo di piegatura (52,54) estendentesi in direzione trasversale è angolato in ragione di rispettivamente 90'. 11.-Unità di sensori inerziali secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che ogni gruppo (34,42,46) di sensori (36,40,48) forma una matrice rettangolare di sensori, laddove i sensori di ogni "colonna" della matrice operano in sostanza in maniera corrispondente mentre i sensori ognuna delle righe, perpendicolari alle colonne, operano in differenti intervalli di misurazione. 12.-Unità a sensori inerziali secondo la rivendicazione 10 oppure 11, caratterizzata dal fatto che un modulo microelettronico, contenente i mezzi di elaborazione dei segnali ed indicato con (70) è disposto nella cavità racchiusa dal supporto piegato (26) dei wafer. 13.-Unità a sensori inerziali secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 2, caratterizzata dal fatto che i mezzi di elaborazione dei segnali presentano una prima rete neuronaie (84), che è allenata in base alle grandezze di misurazione inerziali attive e in base agli associati segnali di misurazione di uscita. 14.-Unità a sensori inerziali secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che i mezzi di elaborazione dei segnali presentano una seconda rete neuronaie allenata al riconoscimento di avarie di sensori, e la prima rete neuronaie è influenzabile dalla seconda rete neuronaie nel senso di una riconfigurazione dei sensori. 15.-Unità a sensori inerziali secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 14, caratterizzata dal fatto che essa presenta più complessi di sensori per differenti grandezze di misurazione inerziali.