Kas yra inercinė navigacija?
Inercinės navigacijos pagrindai
Pagrindiniai inercinio navigacijos principai yra panašūs į kitus navigacijos metodus. Tai priklauso nuo pagrindinės informacijos, įskaitant pradinę padėtį, pradinę orientaciją, judesio kryptį ir orientaciją, įgijimą ir palaipsniui integruojant šiuos duomenis (analogiškus matematinėms integracijos operacijoms), kad tiksliai nustatytų navigacijos parametrus, tokius kaip orientacija ir padėtis.
Jutiklių vaidmuo inercinėje navigacijoje
Norėdami gauti srovės orientaciją (požiūrį) ir judančio objekto informacijos apie padėtį, inercinės navigacijos sistemos naudoja kritinių jutiklių rinkinį, visų pirma susidedantį iš akselerometrų ir giroskopų. Šie jutikliai išmatuoja kampinį vežėjo greitį ir pagreitį inerciniame etaloniniame rėmelyje. Tada duomenys integruojami ir apdorojami laikui bėgant, kad būtų galima nustatyti greičio ir santykinės padėties informaciją. Vėliau ši informacija pertvarkoma į navigacijos koordinačių sistemą kartu su pradinėmis padėties duomenimis, kurių kulminacija yra nustatyta dabartinėje nešiklio vietoje.
Inercinių navigacijos sistemų veikimo principai
Inercinės navigacijos sistemos veikia kaip savarankiškos vidinės uždarojo ciklo navigacijos sistemos. Jie nepasikliauja realaus laiko išorės duomenų atnaujinimais, kad ištaisytų klaidas vežėjo judesio metu. Taigi viena inercinė navigacijos sistema yra tinkama trumpalaikėms navigacijos užduotims. Ilgalaikėms operacijoms jis turi būti derinamas su kitais navigacijos metodais, tokiais kaip navigacijos palydovinės sistemos, kad būtų periodiškai ištaisytos sukauptos vidinės klaidos.
Inercinės navigacijos slėpimas
Šiuolaikinėse navigacijos technologijose, įskaitant dangaus navigaciją, palydovinę navigaciją ir radijo navigaciją, inercinė navigacija išsiskiria kaip autonominė. Tai nei skleidžia signalus į išorinę aplinką, nei priklauso nuo dangaus objektų, nei išorinių signalų. Todėl inercinės navigacijos sistemos siūlo aukščiausią paslėpimo lygį, todėl jos yra idealios programoms, reikalaujančioms didžiausio konfidencialumo.
Oficialus inercinio navigacijos apibrėžimas
Inercinė navigacijos sistema (INS) yra navigacijos parametrų įvertinimo sistema, kurioje jutikliai naudoja giroskopus ir greitintuvus. Sistema, pagrįsta giroskopų išvestimi, sukuria navigacijos koordinačių sistemą, tuo pačiu panaudodama akselerometrų išvestį, kad būtų galima apskaičiuoti nešiklio greitį ir padėtį navigacijos koordinačių sistemoje.
Inercinės navigacijos taikymo
Inercinė technologija nustatė plačias programas įvairiose srityse, įskaitant aviacijos ir kosmoso, aviacijos, jūrų, naftos tyrinėjimo, geodezijos, okeanografinių tyrimų, geologinio gręžimo, robotikos ir geležinkelio sistemų. Atsiradus pažengusiems inerciniams jutikliams, inercinė technologija, be kitų sričių, išplėtė savo naudingumą automobilių pramonei ir medicininiams elektroniniams prietaisams. Ši išplėstinė programų apimtis pabrėžia vis svarbesnį inercinio navigacijos vaidmenį teikiant didelio tikslumo navigacijos ir padėties nustatymo galimybes daugybei programų.
Pagrindinis inercinių nurodymų komponentas:Fibero optinis giroskopas
Įvadas į pluošto optinius giroskopus
Inercinės navigacijos sistemos labai priklauso nuo jų pagrindinių komponentų tikslumo ir tikslumo. Vienas iš tokių komponentų, žymiai sustiprinęs šių sistemų galimybes, yra pluošto optinis giroskopas (Rūkas). Rūkas yra kritinis jutiklis, kuris vaidina pagrindinį vaidmenį matuojant nešiklio kampinį greitį nepaprastai tikslumu.
Pluošto optinio giroskopo operacija
Rūmai veikia pagal SAGNAC efekto principą, kuris apima lazerio pluošto padalijimą į du atskirus kelius, leidžiančius jam važiuoti priešingomis kryptimis išilgai suvyniotos šviesolaidinės kilpos. Kai vežėjas, įterptas su rūku, sukasi, kelionės laiko skirtumas tarp dviejų sijų yra proporcingas vežėjo sukimosi kampiniam greičiui. Tuomet tiksliai išmatuojamas šis laiko delsimas, žinomas kaip Sagnac fazės poslinkis, leidžiantis rūkui pateikti tikslius duomenis apie nešiklio sukimąsi.
Fibero optinio giroskopo principas apima šviesos spindulio iš fotodetektoriaus skleidimą. Ši šviesos pluoštas praeina per jungtį, patenkančią iš vieno galo ir išeinantis iš kito. Tada jis keliauja per optinę kilpą. Dvi šviesos sijos, gaunamos iš skirtingų krypčių, patenka į kilpą ir užbaigia nuoseklią superpoziciją, kai sukosi aplink. Grįžtanti šviesa vėl patenka į šviesos diodą (LED), kuris naudojamas jo intensyvumui nustatyti. Nors pluošto optinio giroskopo principas gali atrodyti tiesus, reikšmingiausias iššūkis yra pašalinimas veiksnių, turinčių įtakos dviejų šviesos pluoštų optinio kelio ilgiui. Tai yra viena iš kritiškiausių problemų, su kuriomis susiduria pluošto optinių giroskopų vystymasis.
1 ： Superluminescencinis diodas 2 ： Fotodetektoriaus diodas
3. Šviesos šaltinio jungtis 4.Pluošto žiedo jungtis 5.optinis pluošto žiedas
Optinių šviesolaidinių giroskopų pranašumai
Rūmai suteikia keletą pranašumų, dėl kurių jie tampa neįkainojami inercinėje navigacijos sistemose. Jie garsėja savo išskirtiniu tikslumu, patikimumu ir ilgaamžiškumu. Skirtingai nuo mechaninių gyrų, rūke nėra judančių dalių, todėl sumažėja nusidėvėjimo rizika. Be to, jie yra atsparūs šokui ir vibracijai, todėl jie yra idealūs reikalaujančiai aplinkai, tokioms kaip aviacijos ir kosmoso ir gynybos programos.
Šviesolaidinių optinių giroskopų integracija inercinėje navigacijoje
Inercinės navigacijos sistemos vis dažniau įtraukia rūkus dėl jų aukšto tikslumo ir patikimumo. Šie giroskopai pateikia svarbiausius kampinio greičio matavimus, reikalingus tiksliai nustatyti orientaciją ir padėtį. Integruodami rūkus į esamas inercinės navigacijos sistemas, operatoriams gali būti naudinga patobulintas navigacijos tikslumas, ypač tais atvejais, kai būtina ypač tiksliai tiksliai.
Šviesolaidinių optinių giroskopų taikymas inerciniame navigacijoje
Įtraukus rūko, išplėtė inercinių navigacijos sistemų pritaikymą įvairiose srityse. Aviacijoje ir aviacijoje su rūku įrengtos sistemos siūlo tikslius orlaivių, dronų ir erdvėlaivių navigacijos sprendimus. Jie taip pat plačiai naudojami jūrų navigacijoje, geologiniais tyrimais ir pažengusiomis robotikomis, leidžiančiomis šioms sistemoms veikti su padidintu našumu ir patikimumu.
Skirtingi optinių šviesolaidinių giroskopų struktūriniai variantai
Fibero optiniai giroskopai būna įvairių konstrukcinių konfigūracijų, o vyraujanti šiuo metu patenka į inžinerijos sritį yraUždaros ciklo poliarizacijos mažinimo šviesolaidinis gyroskopas. Šio giroskopo esmė yraPoliarizacija-sustiprinanti pluošto kilpa, sudaro poliarizaciją mažinantys pluoštai ir tiksliai suprojektuotas karkasas. Šios kilpos konstrukcija apima keturis kartus simetrinį apvijos metodą, papildytą unikaliu sandarinimo geliu, kad susidarytų kietojo kūno pluošto kilpos ritė.
Pagrindinės savybėsPoliarizaciją mažinantis šviesolaidis G„Yro“ ritė
▶ Unikalus karkaso dizainas:Giroskopo kilpos pasižymi savitu rėmo konstrukcija, kurioje lengvai pritaikomi įvairių tipų poliarizacijos pluoštai.
▶ Keturiokos simetriškos apvijos technika:Keturiokos simetrinės apvijos technika sumažina „Shupe“ efektą, užtikrinant tikslus ir patikimus matavimus.
▶ Išplėstinė sandarinimo gelio medžiaga:Pažangių sandarinimo gelio medžiagų, kartu su unikalia kietėjimo technika, panaudojimas padidina atsparumą vibracijai, todėl šios giroskopo kilpos idealiai tinka pritaikyti reiklioms aplinkoms.
▶ Aukštos temperatūros darnos stabilumas:Gyroskopo kilpos pasižymi aukštos temperatūros darnos stabilumu, užtikrinančiu tikslumą net esant kintančioms šiluminėms sąlygoms.
▶ Supaprastinta lengvoji sistema:Gyroskopo kilpos yra sukurtos tiesiu, tačiau lengvu rėmu, užtikrinančiu aukštą apdorojimo tikslumą.
▶ Nuoseklus apvijos procesas:Vaizdo procesas išlieka stabilus, prisitaikydamas prie įvairių tikslių šviesolaidinių optinių giroskopų reikalavimų.
Nuoroda
Groves, PD (2008). Įvadas į inercinę navigaciją.Žurnalas apie navigaciją, 61(1), 13–28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Inercinių jutiklių technologijos Navigacijos programos: MACE MEATH.Palydovinė navigacija, 1(1), 1-15.
Woodmanas, OJ (2007). Įvadas į inercinę navigaciją.Kembridžo universitetas, Kompiuterių laboratorija, UCAM-CL-TR-696.
Chattila, R., ir Laumond, JP (1985). Pozicijos nuorodos ir nuoseklus mobiliųjų robotų pasaulio modeliavimas.1985 m. IEEE tarptautinės robotikos ir automatizavimo konferencijos pranešimuose(2 tomas, p. 138–145). IEEE.
Reikia laisvos konsultavimo?
Kai kurie mano projektai
Nuostabūs darbai, prie kurių prisidėjau. Išdidžiai!
