Што такое інерцыяльная навігацыя?
Асновы інерцыйнай навігацыі
Фундаментальныя прынцыпы інерцыйнай навігацыі падобныя на іншыя метады навігацыі. Ён абапіраецца на набыццё ключавой інфармацыі, уключаючы першапачатковую пазіцыю, першапачатковую арыентацыю, кірунак і арыентацыю руху ў кожны момант, а таксама паступова інтэграваць гэтыя дадзеныя (аналагічныя матэматычным інтэграцыйным аперацыям), каб дакладна вызначыць параметры навігацыі, такія як арыентацыя і становішча.
Роля датчыкаў у інерцыйнай навігацыі
Каб атрымаць бягучую арыентацыю (стаўленне) і інфармацыю аб пазіцыі рухальнага аб'екта, інерцыйныя навігацыйныя сістэмы выкарыстоўваюць набор крытычных датчыкаў, у першую чаргу, якія складаюцца з акселерометраў і гіраскопаў. Гэтыя датчыкі вымяраюць вуглавую хуткасць і паскарэнне носьбіта ў інерцыйным эталонным кадры. Затым дадзеныя інтэгруюцца і апрацоўваюцца з цягам часу, каб атрымаць хуткасць і адносную інфармацыю пра становішча. У далейшым гэтая інфармацыя ператвараецца ў сістэму каардынат навігацыі ў спалучэнні з зыходнымі дадзенымі пазіцыі, завяршаючыся вызначэннем бягучага размяшчэння носьбіта.
Прынцыпы працы інерцыйных навігацыйных сістэм
Інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы працуюць як самадастатковыя, унутраныя сістэмы навігацыі з закрытым контурам. Яны не разлічваюць на абнаўленні знешніх дадзеных у рэжыме рэальнага часу, каб выправіць памылкі падчас руху перавозчыка. Такім чынам, адзіная інерцыяльная сістэма навігацыі падыходзіць для задач навігацыі. Для працяглых аперацый ён павінен спалучацца з іншымі метадамі навігацыі, такімі як сістэма навігацыі на аснове спадарожніка, перыядычна выправіць назапашаныя ўнутраныя памылкі.
Схаванне інерцыйнай навігацыі
У сучасных тэхналогіях навігацыі, уключаючы нябесную навігацыю, спадарожнікавую навігацыю і радыё -навігацыю, інерцыяльная навігацыя вылучаецца як аўтаномная. Ён не выпраменьвае сігналы ў знешнюю сераду і не залежыць ад нябесных аб'ектаў і знешніх сігналаў. Такім чынам, інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы прапануюць самы высокі ўзровень схаванасці, што робіць іх ідэальнымі для прыкладанняў, якія патрабуюць максімальнай канфідэнцыяльнасці.
Афіцыйнае вызначэнне інерцыйнай навігацыі
Інерцыяльная сістэма навігацыі (INS) - гэта сістэма ацэнкі параметраў навігацыі, у якой выкарыстоўваюцца гіраскопы і акселерометры ў якасці датчыкаў. Сістэма, заснаваная на выхадзе гіраскопаў, усталёўвае сістэму каардынат навігацыі, выкарыстоўваючы выхад акселерометраў для вылічэння хуткасці і становішча носьбіта ў сістэме каардынат навігацыі.
Прымяненне інерцыйнай навігацыі
Інерцыяльныя тэхналогіі знайшлі шырокія прыкладанні ў розных сферах, уключаючы аэракасмічную, авіяцыю, марскую, нафтавую разведку, геадэсі, акіянаграфічныя абследаванні, геалагічнае бурэнне, робататэхніка і чыгуначныя сістэмы. З з'яўленнем перадавых інерцыйных датчыкаў, інерцыяльныя тэхналогіі пашырылі сваю карыснасць у аўтамабільнай прамысловасці і медыцынскіх электронных прыладах, сярод іншых абласцей. Гэтая пашыраная сфера прыкладанняў падкрэслівае ўсё больш асноўную ролю інерцыйнай навігацыі ў забеспячэнні высокадакладных магчымасцей і магчымасці пазіцыянавання для мноства прыкладанняў.
Асноўны кампанент інерцыйнага кіраўніцтва:Валаконна -аптычны гіраскоп
Уводзіны ў валаконна -аптычныя гіраскопы
Інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы ў значнай ступені абапіраюцца на дакладнасць і дакладнасць іх асноўных кампанентаў. Адзін з такіх кампанентаў, які значна палепшыў магчымасці гэтых сістэм, - гэта валаконна -аптычны гіраскоп (туман). Туман з'яўляецца крытычным датчыкам, які адыгрывае ключавую ролю ў вымярэнні вуглавай хуткасці носьбіта з выдатнай дакладнасцю.
Аперацыя валаконна -аптычнага гіраскопа
Туманы працуюць на прынцыпе эфекту сагнаку, які ўключае расшчапленне лазернага прамяня на дзве асобныя шляху, што дазваляе яму падарожнічаць у процілеглы напрамак па спіраленым валаконна -аптычным пятлі. Калі носьбіт, убудаваны ў туман, круціцца, розніца ў часе падарожжа паміж двума бэлькамі прапарцыйная вуглавай хуткасці кручэння носьбіта. У гэты раз затрымка, вядомая як зрух фазы Sagnac, затым дакладна вымяраецца, што дазваляе туману прадастаўляць дакладныя дадзеныя адносна кручэння носьбіта.
Прынцып валаконна -аптычнага гіраскопа прадугледжвае выпраменьванне прамяня святла з фотадэтэктара. Гэты светлавы прамень праходзіць праз муфту, уступаючы з аднаго канца і выходзіць з іншага. Затым ён падарожнічае праз аптычную пятлю. Два прамяні святла, якія ідуць з розных напрамкаў, увядзіце пятлю і запоўніце ўзгодненую суперпазіцыю пасля кружання вакол. Вяртанне святла зноў уводзіць светлавы дыёд (святлодыёд), які выкарыстоўваецца для выяўлення яго інтэнсіўнасці. Хоць прынцып валаконна -аптычнага гіраскопа можа здацца простым, найбольш значная праблема заключаецца ў ліквідацыі фактараў, якія ўплываюць на даўжыню аптычнага шляху двух светлавых прамянёў. Гэта адно з самых важных пытанняў, якія стаяць перад распрацоўкай валаконна -аптычных гіраскопаў.
1: Superluminescent Diode 2: Дыёд фотадэтэктара
3.light крыніца муфты 4.валакна з кольца 5. Аптычнае валакно кольца
Перавагі валаконна -аптычных гіраскопаў
Туманы прапануюць некалькі пераваг, якія робяць іх неацэннымі ў інерцыйных навігацыйных сістэмах. Яны славяцца сваёй выключнай дакладнасцю, надзейнасцю і даўгавечнасцю. У адрозненне ад механічных гірасаў, туманы не маюць рухомых частак, што зніжае рызыку зносу. Акрамя таго, яны ўстойлівыя да шоку і вібрацыі, што робіць іх ідэальнымі для патрабавальных умоў, такіх як аэракасмічная і абарона.
Інтэграцыя валаконна -аптычных гіраскопаў у інерцыйную навігацыю
Інерцыяльныя навігацыйныя сістэмы ўсё часцей уключаюць туманы з -за іх высокай дакладнасці і надзейнасці. Гэтыя гіраскопы забяспечваюць вырашальнае вымярэнне вуглавай хуткасці, неабходныя для дакладнага вызначэння арыентацыі і становішча. Уключыўшы туманы ў існуючыя інерцыйныя навігацыйныя сістэмы, аператары могуць скарыстацца павышанай дакладнасцю навігацыі, асабліва ў сітуацыях, калі неабходная надзвычайная дакладнасць.
Прымяненне валаконна -аптычных гіраскопаў у інерцыйнай навігацыі
Уключэнне туманаў пашырыла прымяненне інерцыйных навігацыйных сістэм у розных сферах. У аэракасмічнай і авіяцыйнай сістэмы, абсталяваныя туманам, прапануюць дакладныя навігацыйныя рашэнні для самалётаў, беспілотнікаў і касмічных апаратаў. Яны таксама шырока выкарыстоўваюцца ў марской навігацыі, геалагічных апытаннях і перадавой робататэхніцы, што дазваляе гэтым сістэмам працаваць з павышанай працаздольнасцю і надзейнасцю.
Розныя структурныя варыянты валаконна -аптычных гіраскопаў
Валаконна -аптычныя гіраскопы бываюць розных структурных канфігурацый, прычым пераважаючы, які ў цяперашні час уводзіць у сферу тэхнікі, гэтаЗакрыты цыкл палярызацыі, які вызначае валаконна-аптычны гіраскоп. У аснове гэтага гіраскопа - гэтаЗавеса валакна, якая вызначае палярызацыю, які змяшчае палярызацыю, якія вызначаюць валокны і дакладна распрацаваныя рамкі. Пабудова гэтай цыклу ўключае ў сябе чатырохразовы сіметрычны метад абмоткі, дапоўнены унікальным герметычным гелем, утвараючы цвёрдацельную шпульку валакна.
Асноўныя асаблівасціВалаконна, які вызначае палярызацыю, аптычная гyro шпулька
▶ Унікальны дызайн рамкі:Завесы Gyroscope маюць адметны дызайн рамкі, якая лёгка з лёгкасцю размяшчае розныя тыпы палярызацыйных валокнаў.
▶ Чатырохразовая сіметрычная методыка абмоткі:Чатырохразовая сіметрычная методыка абмоткі мінімізуе эфект Shupe, забяспечваючы дакладныя і надзейныя вымярэнні.
▶ Пашыраны ўшчыльняльны гель -матэрыял:Прыняцце перадавых ушчыльняльных гелевых матэрыялаў у спалучэнні з унікальнай тэхнікай отвержденія павышае ўстойлівасць да вібрацый, што робіць гэтыя завесы гіраскопа ідэальнымі для прымянення ў патрабавальных умовах.
▶ Стабільнасць узгодненасці высокай тэмпературы:Завесы гіраскопа праяўляюць стабільнасць высокай тэмпературы, забяспечваючы дакладнасць нават у розных цеплавых умовах.
▶ Спрошчаная лёгкая аснова:Завесы гіраскопа распрацаваны з простай, але лёгкай асновай, што гарантуе высокую дакладнасць апрацоўкі.
▶ Працэс паслядоўнага абмоткі:Працэс абмоткі застаецца стабільным, адаптуючыся да патрабаванняў розных дакладных валокнаў -аптычных гіраскопаў.
Рэкамендацыя
Groves, PD (2008). Уводзіны ў інерцыйную навігацыю.Часопіс навігацыі, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Інерцыяльныя тэхналогіі датчыкаў для навігацыйных прыкладанняў: стан мастацтва.Спадарожнікавая навігацыя, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Уводзіны ў інерцыйную навігацыю.Кембрыджскі універсітэт, камп'ютэрная лабараторыя, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Спасылка на пазіцыю і паслядоўнае сусветнае мадэляванне для мабільных робатаў.У матэрыялах Міжнароднай канферэнцыі IEEE 1985 года па робататэхніцы і аўтаматызацыі(Т. 2, с. 138-145). IEEE.
Патрэбна бясплатная кансуляцыя?
Некаторыя мае праекты
Дзіўныя творы, на якія я ўнёс свой уклад. З гонарам!
