Piattaforma inerziale, questa sconosciuta

Leggendo molti degli articoli delle riviste del settore automotive, quando si parla di moto e auto, specie dei nuovi modelli anche di una certa rilevanza, ci si ritrova davanti a frasi come “la nuova versione è ora dotata di piattaforma inerziale a 6 assi”. Ma, esattamente, di cosa si parla?

Partiamo da un sensore chiamato giroscopio, che misura l’inclinazione lungo un asse come quello, ad esempio, sul quale ruota una vettura che sbanda e va in testa-coda: è l’imbardata. Se aggiungiamo ulteriori giroscopi per misurare gli altri due assi di rollio (immaginiamo una moto che piega per entrare in curva) e di beccheggio (il movimento di un’impennata), otteniamo uno strumento che misura le inclinazioni lungo i 3 assi principali.

Se vi foste mai chiesti, come fanno i nostri cellulari a sapere esattamente in che direzione ci stiamo muovendo è proprio per la presenza di qualche giroscopio all’interno dei nostri smartphone! Rispetto ai sensori che trovano posto nei telefoni, quelli usati nelle moto e nelle auto sono molto più precisi e inviano i loro segnali ad una centralina che ne elabora le informazioni.

Di dimensioni micrometriche, i MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) permettono di trasformare le variazioni meccaniche come accelerazione, intensità di un suono o la pressione in un impulso elettrico, quindi misurabile da una centralina. Esempi celebri sono l’ESP, il controllo della pressione degli pneumatici o l’ABS.

Altri sensori importantissimi sono gli accelerometri, che misurano le accelerazioni laterali, longitudinali e verticali. Combinando giroscopi e accelerometri in un unico dispositivo, otteniamo una IMU, Inertial Measurement Unit, o unità di misurazione inerziale a 6 assi.

Questa è la definizione più tecnica di piattaforma inerziale direttamente dal sito Bosch: I sensori inerziali vengono utilizzati per misurare le accelerazioni traslazionali e rotazionali. Combinando diversi sensori in un’unità di misurazione inerziale, le accelerazioni e le rotazioni attorno ai tre assi possono essere misurate in sei dimensioni durante la guida.

Semplificando, il movimento della moto può essere schematizzato dividendolo in traslazioni (spostamenti) lungo i 3 assi canonici e tre rotazioni attorno agli stessi. Si ottengono così i segnali di 6 sensori (tre giroscopi e tre accelerometri) che possono essere elaborati, istante per istante, da una centralina (con frequenze di 1/125 sec) che, in questo modo, sa esattamente dove si trova la moto e se è in fase di impennata, rollio o slittamento e può agire di conseguenza su acceleratore, ABS, erogazione potenza, e così via.

Nelle competizioni sportive queste informazioni assumono un’importanza strategica, non essendo possibile utilizzare anche i sistemi GPS per restrizioni ai regolamenti, pertanto la piattaforma inerziale si rivela un alleato insostituibile per la sicurezza in pista. Discorso diverso, invece, sulle strade di tutti i giorni dove possono coesistere diversi sistemi con l’obiettivo comune della sicurezza.

GNSS e GPS

I dati forniti dai sensori della piattaforma inerziale si riferiscono ai movimenti relativi del veicolo e non possono essere collegati alla posizione assoluta su una determinata strada. Per conoscere anche queste informazioni ci vengono in aiuto le stelle ed i satelliti.

Nati per applicazioni militari, più recentemente si sono prestati anche all’utilizzo per attività civili come il posizionamento di veicoli, i sistemi GPS leggono ed elaborano i dati ricevuti da almeno 4 su 31 satelliti che orbitano nello spazio a oltre 20.000 km di distanza dalla Terra per essere letti dai ricevitori GPS posti su cellulari, oggetti e veicoli. Ma il GPS è solo il più famoso dei sistemi di navigazione satellitari globali GNSS (Global Navigation Satellite System), al quale oggi di affiancano anche l’europeo Galileo, il russo Glonass o il più recente cinese BeiDou.

Che succede però ai sistemi di sicurezza, se attraversiamo un tunnel sotterraneo o la connessione dati è interrotta per qualsiasi motivo?

Se non ci sono informazioni sufficienti sull’ambiente circostante per fornire una localizzazione precisa o il collegamento satellitare è interrotto, vengono utilizzati sensori inerziali. La centralina, quindi, colma il periodo di tempo durante il quale non sono disponibili informazioni utilizzando i dati dei sensori per calcolare il relativo cambiamento di posizione del veicolo e quindi mantenere inalterata la capacità di localizzazione. In questo modo, la sicurezza è demandata ad un sistema ridondante che raggruppa almeno un ricevitore satellitare e una piattaforma inerziale per consentire ai sistemi di sicurezza attiva e passiva di svolgere il loro compito, cioè quello di farci viaggiare con la massima sicurezza che la tecnologia può offrici.

Si pensi, ad esempio, al più recente Cruise Control Adattivo ACC, che mantiene la distanza minima dal veicolo che ci precede controllando automaticamente la velocità grazie a dei sensori radar posti sul frontale del veicolo, oppure all’ABS cornering, che riesce a dosare la pressione dell’impianto frenante, anche ripartendola con la ruota posteriore, in fase di piega (rollio) per evitare che il trasferimento di peso all’avantreno, dovuto all’azione dei freni, porti la moto ad allargare la traiettoria invadendo, pericolosamente, la corsia opposta.

Sebbene la tecnologia ci aiuti a mantenere un elevato standard di sicurezza sia attiva che passiva, quando guidiamo un veicolo, auto o moto che sia, l’elemento più importante è sempre seduto sul sedile. Non ci si improvvisa piloti perché abbiamo un bolide con tanti cavalli, ma conoscere il proprio mezzo e i suoi limiti è di fondamentale importanza per la sicurezza nostra e degli altri sulle strade. Ad informarvi ci pensa Motospia, ma per saper guidare ci vuole passione, impegno e massima allerta. E quelli dovete metterceli voi.