Што такое інерцыяльная навігацыя?
Асновы інерцыяльнай навігацыі
Асноўныя прынцыпы інерцыяльнай навігацыі падобныя да прынцыпаў іншых метадаў навігацыі. Яна абапіраецца на атрыманне ключавой інфармацыі, у тым ліку пачатковага становішча, пачатковай арыентацыі, кірунку і арыентацыі руху ў кожны момант, і паступовае інтэграванне гэтых дадзеных (аналагічна аперацыям матэматычнага інтэгравання) для дакладнага вызначэння параметраў навігацыі, такіх як арыентацыя і становішча.
Роля датчыкаў у інерцыяльнай навігацыі
Для атрымання інфармацыі аб бягучай арыентацыі (стасунку) і становішчы рухомага аб'екта інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы выкарыстоўваюць набор крытычна важных датчыкаў, якія ў асноўным складаюцца з акселерометраў і гіраскопаў. Гэтыя датчыкі вымяраюць вуглавую хуткасць і паскарэнне носьбіта ў інерцыяльнай сістэме адліку. Затым дадзеныя інтэгруюцца і апрацоўваюцца з цягам часу для атрымання інфармацыі аб хуткасці і адносным становішчы. Пасля гэтага гэтая інфармацыя пераўтвараецца ў навігацыйную сістэму каардынат разам з пачатковымі дадзенымі аб становішчы, што прыводзіць да вызначэння бягучага месцазнаходжання носьбіта.
Прынцыпы працы інерцыяльных навігацыйных сістэм
Інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы працуюць як аўтаномныя ўнутраныя навігацыйныя сістэмы з замкнёным контурам. Яны не залежаць ад абнаўленняў знешніх дадзеных у рэжыме рэальнага часу для выпраўлення памылак падчас руху носьбіта. Такім чынам, адна інерцыяльная навігацыйная сістэма падыходзіць для кароткачасовых навігацыйных задач. Для працяглых аперацый яна павінна спалучацца з іншымі метадамі навігацыі, такімі як спадарожнікавыя навігацыйныя сістэмы, для перыядычнай карэкцыі назапашаных унутраных памылак.
Схавальнасць інерцыяльнай навігацыі
У сучасных навігацыйных тэхналогіях, у тым ліку нябеснай навігацыі, спадарожнікавай навігацыі і радыёнавігацыі, інерцыяльная навігацыя вылучаецца як аўтаномная. Яна не выпраменьвае сігналы ў навакольнае асяроддзе і не залежыць ад нябесных аб'ектаў або знешніх сігналаў. Такім чынам, інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы забяспечваюць найвышэйшы ўзровень схаванасці, што робіць іх ідэальнымі для прымянення, якія патрабуюць максімальнай канфідэнцыяльнасці.
Афіцыйнае вызначэнне інерцыяльнай навігацыі
Інерцыяльная навігацыйная сістэма (ІНС) — гэта сістэма ацэнкі параметраў навігацыі, якая выкарыстоўвае гіраскопы і акселерометры ў якасці датчыкаў. Сістэма, заснаваная на выходным сігнале гіраскопаў, усталёўвае навігацыйную сістэму каардынат, выкарыстоўваючы выходны сігнал акселерометраў для вылічэння хуткасці і становішча носьбіта ў навігацыйнай сістэме каардынат.
Прымяненне інерцыяльнай навігацыі
Інерцыяльная тэхналогія знайшла шырокае прымяненне ў розных галінах, у тым ліку ў аэракасмічнай, авіяцыйнай, марской, нафтаразведцы, геадэзіі, акіянаграфічных даследаваннях, геалагічным бурэнні, робататэхніцы і чыгуначных сістэмах. З з'яўленнем перадавых інерцыяльных датчыкаў інерцыяльная тэхналогія пашырыла сваё прымяненне на аўтамабільную прамысловасць і медыцынскія электронныя прылады, сярод іншых галін. Гэта пашырэнне сферы прымянення падкрэслівае ўсё больш важную ролю інерцыяльнай навігацыі ў забеспячэнні высокадакладнай навігацыі і пазіцыянавання для мноства задач.
Асноўны кампанент інерцыяльнага навядзення:Валаконна-аптычны гіраскоп
Уводзіны ў валаконна-аптычныя гіраскопы
Інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы ў значнай ступені залежаць ад дакладнасці і дбайнасці сваіх асноўных кампанентаў. Адным з такіх кампанентаў, які значна пашырыў магчымасці гэтых сістэм, з'яўляецца валаконна-аптычны гіраскоп (ВАГ). ВАГ — гэта найважнейшы датчык, які адыгрывае ключавую ролю ў вымярэнні вуглавой хуткасці носьбіта з надзвычайнай дакладнасцю.
Праца валаконна-аптычнага гіраскопа
Валаконна-аптычныя валаконныя прыборы (ВОГ) працуюць па прынцыпе эфекту Саньяка, які прадугледжвае падзеленне лазернага прамяня на два асобныя шляхі, што дазваляе яму рухацца ў процілеглых напрамках уздоўж спіральнай валаконна-аптычнай пятлі. Калі носьбіт, у які ўбудаваны ВОГ, круціцца, розніца ў часе праходжання паміж двума прамянямі прапарцыйная вуглавой хуткасці кручэння носьбіта. Гэтая затрымка часу, вядомая як фазавы зрух Саньяка, затым дакладна вымяраецца, што дазваляе ВОГ прадастаўляць дакладныя дадзеныя аб кручэнні носьбіта.
Прынцып валаконна-аптычнага гіраскопа заключаецца ў выпраменьванні прамяня святла з фотадэтэктара. Гэты прамень святла праходзіць праз адказнік, уваходзячы з аднаго канца і выходзячы з іншага. Затым ён праходзіць праз аптычную пятлю. Два прамяні святла, якія паступаюць з розных напрамкаў, уваходзяць у пятлю і пасля аблёту ўтвараюць кагерэнтную суперпазіцыю. Вяртанае святло зноў трапляе ў святлодыёд (LED), які выкарыстоўваецца для вызначэння яго інтэнсіўнасці. Хоць прынцып валаконна-аптычнага гіраскопа можа здацца простым, найбольш значная праблема заключаецца ў ліквідацыі фактараў, якія ўплываюць на аптычную даўжыню шляху двух светлавых прамянёў. Гэта адна з найбольш важных праблем, з якімі сутыкаюцца пры распрацоўцы валаконна-аптычных гіраскопаў.
1: звышлюмінесцэнтны дыёд 2: фотадэтэктарны дыёд
3. крыніца святла муфта 4.валаконна-кальцавы злучнік 5. аптычнае валаконнае кольца
Перавагі валаконна-аптычных гіраскопаў
Гіраскопы, якія вучаць карыстацца вонкавым аглядам (ВОГ), маюць шэраг пераваг, якія робяць іх неацэннымі ў інерцыяльных навігацыйных сістэмах. Яны вядомыя сваёй выключнай дакладнасцю, надзейнасцю і даўгавечнасцю. У адрозненне ад механічных гіраскопаў, ВОГ не маюць рухомых частак, што зніжае рызыку зносу. Акрамя таго, яны ўстойлівыя да ўдараў і вібрацыі, што робіць іх ідэальнымі для складаных умоў эксплуатацыі, такіх як аэракасмічная і абаронная прамысловасць.
Інтэграцыя валаконна-аптычных гіраскопаў у інерцыяльную навігацыю
Інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы ўсё часцей выкарыстоўваюць відэагіраскопы (ВОГ) з-за іх высокай дакладнасці і надзейнасці. Гэтыя гіраскопы забяспечваюць найважнейшыя вымярэнні вуглавой хуткасці, неабходныя для дакладнага вызначэння арыентацыі і месцазнаходжання. Інтэграцыя ВОГ у існуючыя інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы дазваляе аператарам палепшыць дакладнасць навігацыі, асабліва ў сітуацыях, калі неабходная надзвычайная дакладнасць.
Прымяненне валаконна-аптычных гіраскопаў у інерцыяльнай навігацыі
Уключэнне FOG пашырыла прымяненне інерцыяльных навігацыйных сістэм у розных галінах. У аэракасмічнай і авіяцыйнай сферах сістэмы, абсталяваныя FOG, прапануюць дакладныя навігацыйныя рашэнні для самалётаў, беспілотнікаў і касмічных апаратаў. Яны таксама шырока выкарыстоўваюцца ў марской навігацыі, геалагічных даследаваннях і перадавой робататэхніцы, што дазваляе гэтым сістэмам працаваць з павышанай прадукцыйнасцю і надзейнасцю.
Розныя структурныя варыянты валаконна-аптычных гіраскопаў
Валаконна-аптычныя гіраскопы бываюць розных структурных канфігурацый, прычым пераважнай у цяперашні час у галіне інжынерыі з'яўляецца...валаконна-аптычны гіраскоп з захаваннем палярызацыі ў замкнёным контурыУ аснове гэтага гіраскопа ляжыцьвалаконна-аптычны контур з падтрыманнем палярызацыі, які складаецца з валокнаў, якія падтрымліваюць палярызацыю, і дакладна распрацаванага каркаса. Канструкцыя гэтай пятлі ўключае метад чатырохразовай сіметрычнай намоткі, дапоўнены унікальным герметычным гелем для ўтварэння цвёрдацельнай валаконнай пятлі.
Асноўныя характарыстыкіВалаконна-аптычны G з захаваннем палярызацыіyro Coil
▶Унікальны дызайн рамы:Гіраскопічныя пятлі маюць адметную канструкцыю каркаса, якая лёгка падыходзіць для розных тыпаў валокнаў з захаваннем палярызацыі.
▶Тэхніка чатырохразовай сіметрычнай намоткі:Тэхніка чатырохразовай сіметрычнай намоткі мінімізуе эфект Шупэ, забяспечваючы дакладныя і надзейныя вымярэнні.
▶Палепшаны герметычны гель-матэрыял:Выкарыстанне перадавых герметычных гелевых матэрыялаў у спалучэнні з унікальнай тэхналогіяй зацвярдзення павышае ўстойлівасць да вібрацый, што робіць гэтыя гіраскопічныя пятлі ідэальнымі для прымянення ў складаных умовах.
▶Высокатэмпературная кагерэнтная стабільнасць:Гіраскопічныя контуры дэманструюць высокую тэмпературную стабільнасць кагерэнтнасці, што забяспечвае дакладнасць нават у розных тэмпературных умовах.
▶Спрошчаная лёгкая структура:Гіраскопічныя пятлі распрацаваны з простым, але лёгкім каркасам, што гарантуе высокую дакладнасць апрацоўкі.
▶Паслядоўны працэс намоткі:Працэс намоткі застаецца стабільным, адаптуючыся да патрабаванняў розных дакладных валаконна-аптычных гіраскопаў.
Спасылка
Гроўз, П.Д. (2008). Уводзіны ў інерцыяльную навігацыю.Часопіс навігацыі, 61(1), 13–28.
Эль-Шэймі, Н., Хоу, Х. і Ніу, Х. (2019). Тэхналогіі інерцыяльных датчыкаў для навігацыйных прыкладанняў: сучасны стан.Спадарожнікавая навігацыя, 1(1), 1–15.
Вудман, OJ (2007). Уводзіны ў інерцыяльную навігацыю.Кембрыджскі ўніверсітэт, камп'ютэрная лабараторыя, UCAM-CL-TR-696.
Чаціла, Р., і Лаўманд, Дж. П. (1985). Прывязка да пазіцыі і мадэляванне паслядоўнага свету для мабільных робатаў.У матэрыялах Міжнароднай канферэнцыі IEEE па робататэхніцы і аўтаматызацыі 1985 года(Т. 2, с. 138–145). IEEE.
Патрэбна бясплатная кансультацыя?
НЕКАТОРЫЯ З МАІХ ПРАЕКТАЎ
ВЫДАТНЫЯ ПРАЦЫ, У ЯКІЯ Я РОБІЎ УДЗЕЛ. З ГАНАРАМ!
