Šta je inercijalna navigacija?
Osnove inercijalne navigacije
Temeljni principi inercijalne navigacije slivaju se onima drugih navigacijskih metoda. Osvuče se na stjecanje ključnih informacija, uključujući inicijalni položaj, početnu orijentaciju, smjer i orijentaciju kretanja u svakom trenutku i progresivno integrirajući te podatke (analogno matematičkim integracijskim operacijama) da precizno određuju navigacijske parametre, poput orijentacije i položaja.
Uloga senzora u inerciji navigaciji
Da biste dobili trenutnu orijentaciju (stav) i informacije o položaju pokretnog objekta, inercijalni navigacijski sustavi koriste set kritičnih senzora, prije svega koji se sastoje od akcelerometri i žiroskopa. Ovi senzori mjere kutnu brzinu i ubrzanje nosača u inercijalnom referentnom okviru. Podaci se zatim integriraju i obrađuju se s vremenom da bi se dobile podaci brzine i relativne položaje. Nakon toga, ove se informacije transformišu u sustav za navigacijsko koordinatni sustav, u kombinaciji s početnim podacima o položaju, kulminiranjem određivanjem trenutne lokacije nosača.
Operacija Principi inercijalnih navigacijskih sistema
Inercijalni navigacijski sustavi rade kao samostalni, unutarnji navigacijski sustavi zatvorenih petlje. Ne oslanjaju se na vanjske ispravke podataka u stvarnom vremenu za ispravljanje grešaka tokom prijevoda prijevoznika. Kao takav, jedinstveni inercijalni navigacijski sustav pogodan je za navigacijske zadatke kratkog trajanja. Za dugotrajne operacije mora se kombinovati sa ostalim navigacijskim metodama, poput satelitskih navigacijskih sustava, da povremeno ispravljaju akumulirane unutrašnje greške.
Prikrivoljivost inercijalne navigacije
U modernim navigacijskim tehnologijama, uključujući nebeska navigacija, satelitsku navigaciju i radio navigaciju, inercijalna navigacija ističe se kao autonomne. Ni ona ne emitira signale na vanjsko okruženje niti ovisi o nebeskim objektima ili vanjskim signalima. Shodno tome, inercijalni navigacijski sustavi nude najviši nivo prikrivosti, čineći ih idealnim za aplikacije koje zahtijevaju maksimalnu povjerljivost.
Službena definicija inercijalne navigacije
Inercijalni navigacijski sustav (INS) je sistem procjene parametara za navigaciju koji koristi žiroskope i akcelerometre kao senzore. Sistem, zasnovan na izlazu žiroskopa, uspostavlja se sistem za navigacijsku koordinatu, istovremeno koristeći izlaz akcelerometra za izračunavanje brzine i položaja nosača u navigacijskom koordinatnom sustavu.
Primjene inercijalne navigacije
Inercijalna tehnologija pronašla je široke aplikacije u različitim domenima, uključujući vazduhoplovstvo, vazduhoplovstvo, pomorsko, naftno istraživanje, geodeziju, oceanografske ankete, geološko bušenje, robotiku i železničke sisteme. Uz pojavu naprednih inercijalnih senzora, inercijalna tehnologija proširila je svoj uslužni program na automobilsku industriju i medicinske elektroničke uređaje, između ostalog. Ovaj opseg aplikacija podvlači sve ključnu ulogu inercijalne navigacije u pružanju visoke preciznosti navigacije i mogućnosti pozicioniranja za mnoštvo aplikacija.
Osnovna komponenta inercijalnih vodstva:Vlakna optički žiroskop
Uvod u optičke žiroskope optičkih vlakana
Inercijalni navigacijski sustavi se u velikoj mjeri oslanjaju na tačnost i preciznost njihovih osnovnih komponenti. Jedna takva komponenta koja je značajno poboljšala mogućnosti ovih sistema je optički žiroskop vlakana (magla). Magla je kritični senzor koji igra ključnu ulogu u mjerenju kutne brzine nosača s izvanrednom tačnošću.
Operacija optičkog žičana žiroskopa
FOGS djeluju na principu SagNac efekta, koji uključuje dijeljenje laserskog snopa na dvije odvojene staze, omogućujući da putuje u suprotnim smjerovima duž navojne optičke petlje. Kad je nosač, ugrađen maglom, rotira, razlika u vremenu putovanja između dvije grede proporcionalna je kutnoj brzini rotacije nosača. Ovog vremenskog kašnjenja, poznato kao SIFT SAGNAC faza, tada se precizno mjeri, omogućavajući maglu da pruži tačne podatke u vezi s rotacijom nosača.
Princip optičkog žiroskopa vlakana uključuje emitiranje snopa svjetlosti iz fotodetekata. Ova svjetlost greda prolazi kroz spojnica, ulazi s jednog kraja i izlazi iz drugog. Tada putuje kroz optičku petlju. Dvije grede svjetlosti, koje dolaze iz različitih smjerova, ulaze u petlju i dovršite koherentnu superpoziciju nakon kruga okolo. Svjetlo povratka ponovo ulazi u diodu koja se emituje svjetlo (LED) koja se koristi za otkrivanje njenog intenziteta. Iako se načelo optičkog žiroskopa vlakana može činiti jednostavnim, najznačajniji izazov nalazi se u uklanjanju faktora koji utječu na duljinu optičke staze dviju svjetlosnih greda. Ovo je jedna od najkritičnijih pitanja sa kojima se suočavaju u razvoju optičkih žiroskopa vlakana.
1: Superluminecentna dioda 2: Diode fotodeter
3. Light izvor spojnica 4.Spoj vlakana 5.Optički prsten od vlakana
Prednosti optičkih žiroskopa vlakana
FOGS nude nekoliko prednosti koje ih čine neprocjenjivim u inercijalnim navigacijskim sustavima. Oni su poznati po izuzetnoj tačnosti, pouzdanosti i izdržljivosti. Za razliku od mehaničkih žila, magle nemaju pokretne dijelove, smanjujući rizik od habanja i suze. Uz to, otporni su na šok i vibraciju, čineći ih idealnim za zahtjevne okruženja poput zrakoplovnih i obrambenih aplikacija.
Integracija optičkih žiroskopa vlakana u inercijalnoj navigaciji
Inercijalni navigacijski sustavi sve više uključuju magle zbog velike preciznosti i pouzdanosti. Ovi žiroskopi pružaju ključna kutna mjerenja brzine potrebna za tačno određivanje orijentacije i položaja. Integriranjem magla u postojeće inercijalne navigacijske sustave, operatori mogu imati koristi od poboljšane navigacijske tačnosti, posebno u situacijama kada je potrebna ekstremna preciznost.
Primjene vlakanskih optičkih žiroskopa u inercijskoj navigaciji
Uključivanje magla proširila je primjene inercijalnih navigacijskih sustava u različitim domenima. U zrakoplovnoj i zrakoplovstvu, sistemima koji se opremljuju za maglu nude preciznu navigacijsku rješenja za zrakoplove, dronove i svemirske letjelice. Oni se takođe opsežno koriste u pomorskoj navigaciji, geološkim anketama i naprednim roboticima, omogućavajući tim sistemima da rade sa poboljšanim performansama i pouzdanošću.
Različite strukturne varijante optičkih žiroskopa vlakana
Vlaknasti optički žiroskopi dolaze u različitim strukturnim konfiguracijama, a prevladavajuće trenutno ulazi u područje inženjerstvaOptički žiroskop zatvorenog petlje-petlje. U jezgri ovog žiroskopa jeLoop od vlakana za polarizaciju - održavanje polarizacije, koji čine vlakna koja održava polarizaciju i precizno dizajniran okvir. Izgradnja ove petlje uključuje četverostruku simetričnu metodu namotaja, dopunjena jedinstvenim brtvenim gelom za formiranje sobne-state zavojnice od vlakana.
Ključne karakteristike odOptički optički optički vlakno za polarizaciju -YRO COIL
▶ Jedinstveni okvirni dizajn:Gyroskopske petlje imaju karakterističan okvir dizajn koji s lakoćom može smjestiti različite vrste vlakana za održavanje polarizacije.
▶ Četverostruko simetrična tehnika namotaja:Četverostruko simetrična tehnika namotaja minimizira efekt Shupe, osiguravajući preciznu i pouzdanu mjerenju.
▶ Napredni materijal za brtvljenje gela:Zapošljavanje naprednih materijala za brtvljenje gela, u kombinaciji s jedinstvenom tehnikom stvrdnjavanja, poboljšava otpor vibracijama, čineći ove žiroskopske petlje idealne za zahtjevne okruženja.
▶ Stabilnost koherentnosti visoke temperature:Žiroskopske petlje pokazuju stabilnost koherencije visoke temperature, osiguravajući tačnost čak i u različitim toplinskim uvjetima.
▶ Pojednostavljeni lagani okvir:Lopovi žiroskopa dizajniraju se jednostavnim, ali laganim okvirom, garantujući visoku preciznost prerade.
▶ Dosljedan proces namotaja:Proces namotaja ostaje stabilan, prilagođavajući se zahtjevima različitih preciznih optičkih žiroskopa.
Referenca
Groves, PD (2008). Uvod u inercijalnu navigaciju.Časopis za navigaciju, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H. i Niu, X. (2019). Inercijalne senzore tehnologije za navigacijske aplikacije: stanje umjetnosti.Satelitska navigacija, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Uvod u inercijalnu navigaciju.Univerzitet u Cambridgeu, računarskoj laboratoriji, UCAM-CL-TR-696.
Chatala, R., & Laumond, JP (1985). Pozicioniranje pozivanja i dosljedno svjetsko modeliranje za mobilne robote.U Zborniku Međunarodne konferencije IEEE 1985. o robotici i automatizaciji(Vol. 2, str. 138-145). IEEE.
Trebate besplatnu konzuluciju?
Neki od mojih projekata
Strašan rad koji sam doprinio. Ponosno!
