Kas yra inercinė navigacija?
Inercinės navigacijos pagrindai
Pagrindiniai inercinės navigacijos principai yra panašūs į kitų navigacijos metodų principus. Jis remiasi pagrindinės informacijos, įskaitant pradinę padėtį, pradinę orientaciją, judėjimo kryptį ir orientaciją kiekvienu momentu, gavimu ir laipsnišku šių duomenų integravimu (analogiškai matematinėms integravimo operacijoms), kad būtų tiksliai nustatyti navigacijos parametrai, tokie kaip orientacija ir padėtis.
Jutiklių vaidmuo inercinėje navigacijoje
Norint gauti informaciją apie judančio objekto esamą orientaciją (požiūrį) ir padėtį, inercinės navigacijos sistemos naudoja svarbių jutiklių rinkinį, kurį daugiausia sudaro akselerometrai ir giroskopai. Šie jutikliai matuoja nešiklio kampinį greitį ir pagreitį inercinėje atskaitos sistemoje. Tada duomenys integruojami ir apdorojami laikui bėgant, siekiant gauti informaciją apie greitį ir santykinę padėtį. Vėliau ši informacija kartu su pradinės padėties duomenimis paverčiama navigacijos koordinačių sistema, kuri baigiasi dabartinės vežėjo buvimo vietos nustatymu.
Inercinių navigacijos sistemų veikimo principai
Inercinės navigacijos sistemos veikia kaip savarankiškos, vidinės uždaro ciklo navigacinės sistemos. Jie nepasikliauja išoriniais duomenų atnaujinimais realiuoju laiku, kad ištaisytų klaidas nešiklio judėjimo metu. Iš esmės viena inercinė navigacijos sistema tinka trumpalaikėms navigacijos užduotims atlikti. Atliekant ilgalaikes operacijas, ji turi būti derinama su kitais navigacijos būdais, pavyzdžiui, palydovinėmis navigacijos sistemomis, kad periodiškai ištaisytų susikaupusias vidines klaidas.
Inercinės navigacijos paslėptumas
Šiuolaikinėse navigacijos technologijose, įskaitant dangaus navigaciją, palydovinę navigaciją ir radijo navigaciją, inercinė navigacija išsiskiria kaip savarankiška. Jis neskleidžia signalų į išorinę aplinką ir nepriklauso nuo dangaus objektų ar išorinių signalų. Todėl inercinės navigacijos sistemos siūlo aukščiausią slepiamumo lygį, todėl jos idealiai tinka taikomoms programoms, kurioms reikalingas didžiausias konfidencialumas.
Oficialus inercinės navigacijos apibrėžimas
Inercinė navigacijos sistema (INS) yra navigacijos parametrų įvertinimo sistema, kurioje kaip jutikliai naudojami giroskopai ir akselerometrai. Sistema, pagrįsta giroskopų išvestimi, sukuria navigacijos koordinačių sistemą, naudodama akselerometrų išvestį, kad apskaičiuotų nešiklio greitį ir padėtį navigacijos koordinačių sistemoje.
Inercinės navigacijos taikymai
Inercinė technologija rado platų pritaikymą įvairiose srityse, įskaitant aviaciją, aviaciją, jūrą, naftos žvalgymą, geodeziją, okeanografinius tyrimus, geologinį gręžimą, robotiką ir geležinkelių sistemas. Atsiradus pažangiems inerciniams jutikliams, inercinė technologija išplėtė savo naudingumą automobilių pramonėje ir medicinos elektroniniuose prietaisuose bei kitose srityse. Ši besiplečianti taikomųjų programų sritis pabrėžia vis svarbesnį inercinės navigacijos vaidmenį teikiant didelio tikslumo navigacijos ir padėties nustatymo galimybes daugeliui programų.
Pagrindinis inercinio valdymo komponentas:Šviesolaidinis giroskopas
Įvadas į šviesolaidinius giroskopus
Inercinės navigacijos sistemos labai priklauso nuo savo pagrindinių komponentų tikslumo ir tikslumo. Vienas iš tokių komponentų, gerokai padidinęs šių sistemų galimybes, yra šviesolaidinis giroskopas (FOG). FOG yra svarbus jutiklis, kuris atlieka pagrindinį vaidmenį matuojant nešiklio kampinį greitį nepaprastai tiksliai.
Šviesolaidinio giroskopo veikimas
FOG veikia Sagnac efekto principu, kuris apima lazerio spindulio padalijimą į du atskirus kelius, leidžiančius jam judėti priešingomis kryptimis išilgai suvyniotos šviesolaidinės kilpos. Kai nešiklis, įtaisytas FOG, sukasi, judėjimo laiko skirtumas tarp dviejų sijų yra proporcingas nešiklio sukimosi kampiniam greičiui. Tada šis laiko delsas, žinomas kaip Sagnac fazės poslinkis, tiksliai išmatuojamas, todėl FOG gali pateikti tikslius duomenis apie nešiklio sukimąsi.
Šviesolaidinio giroskopo principas apima šviesos spindulį iš fotodetektoriaus. Šis šviesos spindulys praeina per jungtį, įeina iš vieno galo ir išeina iš kito. Tada jis keliauja per optinę kilpą. Du šviesos pluoštai, sklindantys iš skirtingų krypčių, patenka į kilpą ir užbaigia nuoseklią superpoziciją po rato. Grįžtanti šviesa vėl patenka į šviesos diodą (LED), kuris naudojamas jos intensyvumui nustatyti. Nors šviesolaidinio giroskopo principas gali atrodyti nesudėtingas, didžiausias iššūkis yra pašalinti veiksnius, turinčius įtakos dviejų šviesos pluoštų optinio kelio ilgiui. Tai viena iš svarbiausių problemų, su kuriomis susiduriama kuriant šviesolaidinius giroskopus.
1: superliuminescencinis diodas 2: fotodetektorinis diodas
3.šviesos šaltinio jungtis 4.pluošto žiedo jungtis 5.optinio pluošto žiedas
Šviesolaidinių giroskopų privalumai
FOG siūlo keletą privalumų, dėl kurių jie yra neįkainojami inercinėse navigacijos sistemose. Jie garsėja savo išskirtiniu tikslumu, patikimumu ir ilgaamžiškumu. Skirtingai nuo mechaninių giroskopų, FOG neturi judančių dalių, todėl sumažėja susidėvėjimo rizika. Be to, jie yra atsparūs smūgiams ir vibracijai, todėl puikiai tinka reiklioms aplinkoms, tokioms kaip aviacija ir gynyba.
Šviesolaidinių giroskopų integravimas inercinėje navigacijoje
Dėl didelio tikslumo ir patikimumo inercinės navigacijos sistemos vis dažniau įtraukia FOG. Šie giroskopai atlieka esminius kampinio greičio matavimus, reikalingus tiksliai nustatyti orientaciją ir padėtį. Integruodami FOG į esamas inercines navigacijos sistemas, operatoriai gali gauti naudos iš geresnio navigacijos tikslumo, ypač tais atvejais, kai būtinas ypatingas tikslumas.
Šviesolaidinių giroskopų taikymas inercinėje navigacijoje
FOG įtraukimas išplėtė inercinių navigacijos sistemų pritaikymą įvairiose srityse. Aviacijos ir aviacijos srityse FOG įrengtos sistemos siūlo tikslius orlaivių, dronų ir erdvėlaivių navigacijos sprendimus. Jie taip pat plačiai naudojami jūrų navigacijoje, geologiniuose tyrimuose ir pažangioje robotikoje, todėl šios sistemos gali veikti geriau ir patikimiau.
Įvairūs šviesolaidinių giroskopų struktūriniai variantai
Šviesolaidiniai giroskopai yra įvairių konstrukcijų, iš kurių vyraujantis šiuo metu patenka į inžinerijos sritį.uždaro ciklo poliarizaciją palaikantis šviesolaidinis giroskopas. Šio giroskopo pagrindas yrapoliarizaciją palaikanti pluošto kilpa, sudarytas iš poliarizaciją palaikančių skaidulų ir tiksliai suprojektuoto karkaso. Šios kilpos konstrukcija apima keturių kartų simetrišką apvijų metodą, papildytą unikaliu sandarinimo geliu, kad būtų suformuota kietojo kūno pluošto kilpos ritė.
Pagrindinės savybėsPoliarizaciją palaikantis šviesolaidinis Gyro ritė
▶ Unikalus karkaso dizainas:Giroskopo kilpos pasižymi išskirtiniu karkaso dizainu, kuris lengvai prisitaiko prie įvairių tipų poliarizaciją palaikančių skaidulų.
▶ Keturių kartų simetrinės apvijos technika:Keturių kartų simetriškos apvijos technika sumažina Shupe efektą, užtikrindama tikslius ir patikimus matavimus.
▶ Pažangi sandarinimo gelio medžiaga:Pažangių sandarinimo gelio medžiagų naudojimas kartu su unikalia kietėjimo technika padidina atsparumą vibracijai, todėl šios giroskopo kilpos idealiai tinka naudoti sudėtingoje aplinkoje.
▶ Aukštos temperatūros darnos stabilumas:Giroskopo kilpos pasižymi aukšto temperatūros darnos stabilumu, užtikrinančiu tikslumą net esant įvairioms šiluminėms sąlygoms.
▶ Supaprastintas lengvas karkasas:Giroskopo kilpos yra sukonstruotos su paprastu, bet lengvu karkasu, garantuojančiu aukštą apdorojimo tikslumą.
▶Nuoseklus vyniojimo procesas:Apvijos procesas išlieka stabilus, prisitaikantis prie įvairių tikslių šviesolaidinių giroskopų reikalavimų.
Nuoroda
Groves, PD (2008). Inercinės navigacijos įvadas.Navigacijos žurnalas, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H. ir Niu, X. (2019). Inercinių jutiklių technologijos, skirtos navigacijos programoms: naujausios technologijos.Palydovinė navigacija, 1(1), 1-15.
Woodman, OL (2007). Įvadas į inercinę navigaciją.Kembridžo universitetas, kompiuterių laboratorija, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R. ir Laumond, JP (1985). Pozicijos nuoroda ir nuoseklus pasaulio modeliavimas mobiliesiems robotams.1985 m. IEEE tarptautinės robotikos ir automatikos konferencijos darbuose(t. 2, b. l. 138-145). IEEE.
Reikia nemokamos konsultacijos?
DALIS MANO PROJEKTŲ
PUIKŪS DARBAI, PRIE KURIŲ PRIEDĖJAU. IŠDIDŽIUOJAME!
