Çfarë është Navigimi Inercial?
Bazat e lundrimit inercial
Parimet themelore të lundrimit inercial janë të ngjashme me ato të metodave të tjera të lundrimit. Ai mbështetet në marrjen e informacionit kyç, duke përfshirë pozicionin fillestar, orientimin fillestar, drejtimin dhe orientimin e lëvizjes në çdo moment, dhe integrimin progresiv të këtyre të dhënave (analoge me operacionet e integrimit matematikor) për të përcaktuar saktësisht parametrat e lundrimit, si orientimi dhe pozicioni.
Roli i sensorëve në lundrimin inercial
Për të marrë informacionin aktual të orientimit (qëndrimit) dhe pozicionit të një objekti në lëvizje, sistemet e navigimit inercial përdorin një grup sensorësh kritikë, të përbërë kryesisht nga përshpejtuesit dhe xhiroskopët. Këta sensorë matin shpejtësinë këndore dhe nxitimin e bartësit në një kornizë referimi inerciale. Të dhënat pastaj integrohen dhe përpunohen me kalimin e kohës për të nxjerrë informacionin e shpejtësisë dhe pozicionit relativ. Më pas, ky informacion shndërrohet në sistemin e koordinatave të lundrimit, në lidhje me të dhënat e pozicionit fillestar, duke kulmuar në përcaktimin e vendndodhjes aktuale të transportuesit.
Parimet e funksionimit të sistemeve të navigimit inercial
Sistemet e navigimit inercial funksionojnë si sisteme lundrimi të pavarura, të brendshme me qark të mbyllur. Ata nuk mbështeten në përditësimet e të dhënave të jashtme në kohë reale për të korrigjuar gabimet gjatë lëvizjes së operatorit. Si i tillë, një sistem i vetëm navigimi inercial është i përshtatshëm për detyra lundrimi me kohëzgjatje të shkurtër. Për operacione me kohëzgjatje të gjatë, duhet të kombinohet me metoda të tjera navigimi, të tilla si sistemet e navigimit të bazuara në satelit, për të korrigjuar periodikisht gabimet e brendshme të grumbulluara.
Fshehshmëria e lundrimit inercial
Në teknologjitë moderne të navigimit, duke përfshirë navigimin qiellor, navigimin satelitor dhe navigimin me radio, navigimi inercial dallohet si autonom. Ai as nuk lëshon sinjale në mjedisin e jashtëm dhe as nuk varet nga objektet qiellore ose sinjalet e jashtme. Rrjedhimisht, sistemet e navigimit inercial ofrojnë nivelin më të lartë të fshehtësisë, duke i bërë ato ideale për aplikacionet që kërkojnë konfidencialitetin maksimal.
Përkufizimi zyrtar i lundrimit inercial
Sistemi i Navigimit Inercial (INS) është një sistem vlerësimi i parametrave të navigimit që përdor xhiroskopë dhe përshpejtues si sensorë. Sistemi, bazuar në daljen e xhiroskopëve, krijon një sistem koordinativ navigimi duke përdorur daljen e përshpejtuesve për të llogaritur shpejtësinë dhe pozicionin e transportuesit në sistemin e koordinatave të lundrimit.
Aplikimet e navigimit inercial
Teknologjia inerciale ka gjetur aplikime të gjera në fusha të ndryshme, duke përfshirë hapësirën ajrore, aviacionin, detarin, eksplorimin e naftës, gjeodezinë, sondazhet oqeanografike, shpimet gjeologjike, robotikën dhe sistemet hekurudhore. Me ardhjen e sensorëve të avancuar inercialë, teknologjia inerciale ka zgjeruar dobinë e saj në industrinë e automobilave dhe pajisjet elektronike mjekësore, ndër fusha të tjera. Ky shtrirje e zgjeruar e aplikacioneve nënvizon rolin gjithnjë e më të rëndësishëm të navigimit inercial në ofrimin e aftësive të lundrimit dhe pozicionimit me precizion të lartë për një mori aplikacionesh.
Komponenti kryesor i udhëzimit inercial:Xhiroskopi me fibra optike
Hyrje në xhiroskopët me fibra optike
Sistemet e navigimit inercial mbështeten shumë në saktësinë dhe saktësinë e komponentëve të tyre bazë. Një komponent i tillë që ka rritur ndjeshëm aftësitë e këtyre sistemeve është xhiroskopi me fibra optike (FOG). FOG është një sensor kritik që luan një rol kryesor në matjen e shpejtësisë këndore të transportuesit me saktësi të jashtëzakonshme.
Funksionimi i xhiroskopit me fibra optike
MJGG-të funksionojnë në parimin e efektit Sagnac, i cili përfshin ndarjen e një rreze lazer në dy shtigje të veçanta, duke e lejuar atë të udhëtojë në drejtime të kundërta përgjatë një laku të mbështjellë me fibër optike. Kur transportuesi, i ngulitur me FOG, rrotullohet, diferenca në kohën e udhëtimit midis dy trarëve është proporcionale me shpejtësinë këndore të rrotullimit të transportuesit. Kjo vonesë kohore, e njohur si zhvendosja e fazës Sagnac, matet më pas, duke i mundësuar FOG-it të sigurojë të dhëna të sakta në lidhje me rrotullimin e transportuesit.
Parimi i një xhiroskopi me fibra optike përfshin emetimin e një rreze drite nga një fotodetektor. Kjo rreze drite kalon përmes një bashkues, duke hyrë nga një skaj dhe duke dalë nga një tjetër. Më pas ai udhëton nëpër një lak optik. Dy rreze drite, që vijnë nga drejtime të ndryshme, hyjnë në lak dhe plotësojnë një mbivendosje koherente pasi qarkullojnë përreth. Drita kthyese rihyn në një diodë që lëshon dritë (LED), e cila përdoret për të zbuluar intensitetin e saj. Ndërsa parimi i një xhiroskopi me fibra optike mund të duket i drejtpërdrejtë, sfida më e rëndësishme qëndron në eliminimin e faktorëve që ndikojnë në gjatësinë e rrugës optike të dy rrezeve të dritës. Kjo është një nga çështjet më kritike me të cilat përballet zhvillimi i xhiroskopëve me fibra optike.
1: diodë superlumineshente 2: diodë fotodetektor
3.bashkues burim drite 4.bashkues unaze me fije 5.unazë me fibër optike
Përparësitë e xhiroskopëve me fibra optike
MGG-të ofrojnë disa avantazhe që i bëjnë ato të paçmueshme në sistemet e navigimit inercial. Ata janë të njohur për saktësinë, besueshmërinë dhe qëndrueshmërinë e tyre të jashtëzakonshme. Ndryshe nga xhirot mekanike, FOG-të nuk kanë pjesë lëvizëse, duke reduktuar rrezikun e konsumimit. Për më tepër, ato janë rezistente ndaj goditjeve dhe dridhjeve, duke i bërë ato ideale për mjedise kërkuese siç janë hapësirat ajrore dhe aplikimet e mbrojtjes.
Integrimi i xhiroskopëve me fibra optike në navigimin inercial
Sistemet e navigimit inercial po përfshijnë gjithnjë e më shumë FOG për shkak të saktësisë dhe besueshmërisë së tyre të lartë. Këta xhiroskopë ofrojnë matjet vendimtare të shpejtësisë këndore të nevojshme për përcaktimin e saktë të orientimit dhe pozicionit. Duke integruar FOG-të në sistemet ekzistuese të navigimit inercial, operatorët mund të përfitojnë nga saktësia e përmirësuar e navigimit, veçanërisht në situatat kur është e nevojshme saktësi ekstreme.
Aplikimet e xhiroskopëve me fibra optike në lundrimin inercial
Përfshirja e FOG-ve ka zgjeruar aplikimet e sistemeve të navigimit inercial në fusha të ndryshme. Në hapësirën ajrore dhe aviacionin, sistemet e pajisura me FOG ofrojnë zgjidhje të sakta navigimi për avionët, dronët dhe anijet kozmike. Ato përdoren gjithashtu gjerësisht në lundrimin detar, studimet gjeologjike dhe robotikën e avancuar, duke u mundësuar këtyre sistemeve të funksionojnë me performancë dhe besueshmëri të përmirësuar.
Variante të ndryshme strukturore të xhiroskopëve me fibra optike
Xhiroskopët me fibra optike vijnë në konfigurime të ndryshme strukturore, me mbizotëruesin që aktualisht hyn në fushën e inxhinierisë.xhiroskop me fije optike me polarizimin me unazë të mbyllur. Në thelb të këtij xhiroskopi ështëlaku i fibrës që ruan polarizimin, i përbërë nga fibra që ruajnë polarizimin dhe një kornizë të projektuar saktësisht. Ndërtimi i këtij laku përfshin një metodë dredha-dredha simetrike të katërfishtë, të plotësuar nga një xhel unik mbyllës për të formuar një spirale me fije në gjendje të ngurtë.
Karakteristikat kryesore tëPolarizimi-Mbajtja e Fibrave Optike Gyro Bobina
▶Dizajn unik i kornizës:Sythet e xhiroskopit kanë një dizajn të veçantë të kornizës që strehon me lehtësi lloje të ndryshme të fibrave që ruajnë polarizimin.
▶Teknika e mbështjelljes simetrike të katërfishtë:Teknika e katërfishtë e mbështjelljes simetrike minimizon efektin Shupe, duke siguruar matje të sakta dhe të besueshme.
▶ Materiali i avancuar i xhelit për vulosje:Përdorimi i materialeve të avancuara të xhelit të vulosjes, i kombinuar me një teknikë unike të ngurtësimit, rrit rezistencën ndaj dridhjeve, duke i bërë këto sythe xhiroskopi ideale për aplikime në mjedise të vështira.
▶Stabiliteti i koherencës në temperaturë të lartë:Sythet e xhiroskopit shfaqin qëndrueshmëri të koherencës së temperaturës së lartë, duke siguruar saktësi edhe në kushte të ndryshme termike.
▶Korniza e thjeshtuar e lehtë:Sythet e xhiroskopit janë projektuar me një kornizë të drejtpërdrejtë por të lehtë, duke garantuar saktësi të lartë të përpunimit.
▶Procesi i qëndrueshëm i mbështjelljes:Procesi i mbështjelljes mbetet i qëndrueshëm, duke iu përshtatur kërkesave të xhiroskopëve të ndryshëm me fibra optike me precizion.
Referenca
Groves, PD (2008). Hyrje në navigimin inercial.Journal of Navigation, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Teknologjitë e sensorëve inercialë për aplikacionet e navigimit: gjendja e artit.Navigacion satelitor, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Një hyrje në navigimin inercial.Universiteti i Kembrixhit, Laboratori Kompjuterik, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Referencimi i pozicionit dhe modelimi i qëndrueshëm i botës për robotët e lëvizshëm.Në punimet e Konferencës Ndërkombëtare të IEEE 1985 mbi Robotikën dhe Automatizimin(Vëll. 2, fq. 138-145). IEEE.
Keni nevojë për një konsultim falas?
DISA NGA PROJEKTET E MIJA
PUNË TË MREKULLUESHME QË KAM KONTRIBUAR. ME KRENARI!
