Што е инерцијална навигација?
Основи на инерцијална навигација
Основните принципи на инерцијална навигација се слични на оние на другите методи за навигација. Се потпира на стекнување на клучни информации, вклучувајќи ја почетната позиција, почетната ориентација, насоката и ориентацијата на движењето во секој момент и постепено интегрирање на овие податоци (аналогни на операциите за математичка интеграција) за прецизно да се утврдат параметрите за навигација, како што се ориентацијата и позицијата.
Улогата на сензорите во инерцијалната навигација
За да се добие тековната ориентација (став) и информациите за позицијата на подвижен предмет, системите за инерцијална навигација користат збир на критични сензори, пред се што се состојат од акцелерометри и гироскопи. Овие сензори ја мерат аголната брзина и забрзувањето на носачот во рамка за инерцијална референтна рамка. Податоците потоа се интегрираат и обработуваат со текот на времето за да се извлечат информации за брзината и релативната позиција. Последователно, овие информации се претвораат во системот за координати за навигација, во врска со почетните податоци за позицијата, кулминирајќи со одредувањето на тековната локација на превозникот.
Принципи на операција на системи за инерцијална навигација
Системите за инерцијална навигација работат како самостојни, внатрешни системи за навигација со затворена јамка. Тие не се потпираат на надворешни ажурирања на податоци во реално време за да ги поправат грешките за време на движењето на превозникот. Како таков, единствен систем за инерцијална навигација е погоден за задачи за навигација со кратко време. За долготрајни операции, таа мора да се комбинира со други методи за навигација, како што се системите за навигација базирана на сателит, за периодично да се поправат акумулираните внатрешни грешки.
Прикриеноста на инерцијалната навигација
Во современите технологии за навигација, вклучително и небесна навигација, сателитска навигација и радио навигација, инерцијалната навигација се издвојува како автономна. Ниту не испушта сигнали до надворешното опкружување, ниту зависи од небесни предмети или надворешни сигнали. Како резултат на тоа, системите за инерцијална навигација нудат највисоко ниво на прикривање, што ги прави идеални за апликации за кои е потребна најголема доверливост.
Официјална дефиниција за инерцијална навигација
Систем за инерцијална навигација (INS) е систем за проценка на параметарот за навигација кој користи жироскопи и акцелерометри како сензори. Системот, врз основа на излезот на жироскопи, воспоставува систем за координати за навигација, додека го користи излезот на акцелерометри за да ја пресмета брзината и позицијата на превозникот во системот за координати за навигација.
Апликации за инерцијална навигација
Инерцијалната технологија пронајде широки апликации во различни домени, вклучувајќи воздушна, авијација, поморско, истражување на нафта, геодезија, океанографски истражувања, геолошко дупчење, роботика и железнички системи. Со доаѓањето на напредни инерцијални сензори, инерцијалната технологија ја прошири својата алатка на автомобилската индустрија и медицинските електронски уреди, меѓу другите полиња. Овој проширен опсег на апликации ја потенцира сè поголема клучна улога на инерцијална навигација во обезбедувањето на можности за навигација и позиционирање со голема прецизност за мноштво апликации.
Основната компонента на инерцијалното водство:Гироскоп на оптички влакна
Вовед во гироскопи со оптички влакна
Системите за инерцијална навигација во голема мерка се потпираат на точноста и прецизноста на нивните основни компоненти. Една таква компонента која значително ги подобри можностите на овие системи е жироскопот на оптички влакна (FOG). Маглата е критичен сензор кој игра клучна улога во мерењето на аголната брзина на превозникот со извонредна точност.
Операција на оптичкиот гироскоп на влакна
Маглата работат според принципот на ефектот SAGNAC, што вклучува разделување на ласерски зрак на две одделни патеки, дозволувајќи му да патува во спротивни насоки по должината на јамка со оптички влакна. Кога превозникот, вграден со маглата, ротира, разликата во времето на патување помеѓу двата греди е пропорционална со аголната брзина на ротацијата на носачот. Ова временско одложување, познато како промена на фазата на SAGNAC, потоа се мери прецизно, овозможувајќи му на маглата да обезбеди точни податоци во врска со ротацијата на превозникот.
Принципот на оптички оптички гироскоп вклучува емитување на зрак на светлина од фотоодектор. Овој лесен зрак поминува низ спојник, влегувајќи од едниот крај и излегува од друг. Потоа патува низ оптичка јамка. Две греди на светлина, кои доаѓаат од различни насоки, влегуваат во јамката и завршете кохерентна суперпозиција откако ќе кружат наоколу. Враќачката светлина повторно влегува во диодата што емитува светлина (LED), која се користи за откривање на неговиот интензитет. Додека принципот на оптички оптички гироскоп може да изгледа директен, најзначајниот предизвик лежи во елиминирање на факторите кои влијаат на должината на оптичката патека на двата светлосни греди. Ова е едно од најкритичните проблеми со кои се соочува развојот на оптички оптички гироскопи.
1 : Суперлуминисцентна диода 2 : Диода на фотоодектор
3. Светлосен спојник на изворот 4.спојувач на прстени со влакна 5.Оптички прстен на влакна
Предности на гироскопите на оптички влакна
Маглата нудат неколку предности што ги прават непроценливи во системите за инерцијална навигација. Тие се познати по нивната исклучителна точност, сигурност и издржливост. За разлика од механичките гиро, маглата немаат подвижни делови, намалувајќи го ризикот од абење и солза. Покрај тоа, тие се отпорни на шок и вибрации, што ги прави идеални за барање околини како што се воздушната и апликациите за одбрана.
Интеграција на оптички оптички гироскопи во инерцијална навигација
Системите за инерцијална навигација се повеќе вклучуваат магла заради нивната голема прецизност и сигурност. Овие гироскопи обезбедуваат клучни мерења на аголна брзина потребни за точно утврдување на ориентацијата и позицијата. Со интегрирање на маглата во постојните системи за инерцијална навигација, операторите можат да имаат корист од подобрената точност на навигацијата, особено во ситуации кога е неопходна екстремна прецизност.
Апликации на гироскопи со оптички влакна во инерцијална навигација
Вклучувањето на FOG ги прошири апликациите на системите за инерцијална навигација во различни домени. Во воздушната и авијацијата, системите опремени со магла нудат прецизни решенија за навигација за авиони, беспилотни летала и вселенско летало. Тие, исто така, опширно се користат во поморската навигација, геолошките истражувања и напредната роботика, овозможувајќи им на овие системи да работат со засилени перформанси и сигурност.
Различни структурни варијанти на гироскопи со оптички влакна
Оптичките гироскопи на влакна доаѓаат во различни структурни конфигурации, при што доминантната што моментно влегува во областа на инженерството еГироскоп со оптички влакна со затворена јамка за поларизација. Во јадрото на овој жироскоп еЈамка за опкружување со поларизација, опфаќајќи влакна што ја одржуваат поларизацијата и точно дизајнираната рамка. Изградбата на оваа јамка вклучува четирикратен симетричен метод на ликвидација, дополнет со уникатен гел за запечатување за да се формира калем со јамка со цврста состојба.
Клучни карактеристики наОптика за оптички влакна што ја одржуваат поларизацијата gYro Coil
▶ Уникатен рамка за дизајн:Јамките на жироскоп имаат карактеристичен рамка за дизајн кој со леснотија опфаќа различни видови на влакна што се одржуваат на поларизација.
▶ Четирикратна симетрична техника на ликвидација:Четирикратната симетрична техника на ликвидација го минимизира ефектот Shupe, обезбедувајќи прецизни и сигурни мерења.
▶ Напреден материјал за гел за запечатување:Вработувањето на напредни материјали за гел за запечатување, комбинирано со уникатна техника на лекување, го подобрува отпорот на вибрациите, правејќи ги овие јамки на жироскоп идеални за апликации во барани околини.
▶ Стабилност на кохерентност на висока температура:Јамките на жироскопот покажуваат стабилност на кохерентност на висока температура, обезбедувајќи точност дури и во различни термички услови.
▶ Поедноставена рамка за лесна тежина:Јамките на жироскоп се дизајнирани со директна, но лесна рамка, гарантирајќи голема прецизност на обработка.
▶ Конзистентен процес на ликвидација:Процесот на ликвидација останува стабилен, прилагодувајќи се на барањата на разни прецизни оптички оптички оптички влакна.
Референца
Гроувс, ПД (2008). Вовед во инерцијална навигација.Списанието за навигација, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Инерцијални сензори Технологии за апликации за навигација: Состојба на уметноста.Сателитска навигација, 1(1), 1-15.
Вудман, ОЈ (2007). Вовед во инерцијална навигација.Универзитет во Кембриџ, компјутерска лабораторија, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Позиција за референцирање и конзистентно светско моделирање за мобилни роботи.Во Зборник на трудови од Меѓународната конференција IEEE во 1985 година за роботика и автоматизација(Том 2, стр. 138-145). Т.е.