Isfarë është navigimi inercial?
Bazat e navigimit inercial
Parimet themelore të navigimit inercial janë të ngjashme me ato të metodave të tjera të navigimit. Ai mbështetet në marrjen e informacionit kryesor, duke përfshirë pozicionin fillestar, orientimin fillestar, drejtimin dhe orientimin e lëvizjes në çdo moment, dhe integrimin në mënyrë progresive të këtyre të dhënave (analoge me operacionet e integrimit matematikor) për të përcaktuar saktësisht parametrat e lundrimit, siç janë orientimi dhe pozicioni.
Roli i sensorëve në navigimin inercial
Për të marrë orientimin aktual (qëndrimin) dhe informacionin e pozicionit të një objekti lëvizës, sistemet e navigimit inercial përdorin një grup sensorë kritikë, kryesisht të përbërë nga përshpejtuesit dhe gyroskopët. Këta sensorë matin shpejtësinë këndore dhe nxitimin e transportuesit në një kornizë referimi inerciale. Të dhënat më pas integrohen dhe përpunohen me kalimin e kohës për të nxjerrë shpejtësinë dhe informacionin e pozicionit relativ. Më pas, ky informacion shndërrohet në sistemin e koordinatave të navigimit, në lidhje me të dhënat fillestare të pozicionit, duke arritur kulmin në përcaktimin e vendndodhjes aktuale të transportuesit.
Parimet e funksionimit të sistemeve të navigimit inercial
Sistemet e navigimit inercial funksionojnë si sisteme të navigimit me lak të mbyllur të vetë-përmbajtur, të brendshëm. Ato nuk mbështeten në azhurnimet e të dhënave të jashtme në kohë reale për të korrigjuar gabimet gjatë lëvizjes së transportuesit. Si i tillë, një sistem i vetëm navigimi inercial është i përshtatshëm për detyrat e lundrimit me kohëzgjatje të shkurtër. Për operacionet me kohëzgjatje të gjatë, ai duhet të kombinohet me metoda të tjera të navigimit, të tilla si sistemet e navigimit me bazë satelit, për të korrigjuar në mënyrë periodike gabimet e brendshme të akumuluara.
Fshehtësia e navigimit inercial
Në teknologjitë moderne të navigimit, përfshirë navigimin qiellor, navigimin satelitor dhe navigimin në radio, navigimi inercial qëndron si autonome. Ai as nuk lëshon sinjale në mjedisin e jashtëm dhe as nuk varet nga objektet qiellore ose sinjalet e jashtme. Si pasojë, sistemet e navigimit inercial ofrojnë nivelin më të lartë të fshehshmërisë, duke i bërë ato ideale për aplikime që kërkojnë konfidencialitetin maksimal.
Përkufizimi zyrtar i navigimit inercial
Sistemi i navigimit inercial (INS) është një sistem i vlerësimit të parametrave të navigimit që përdor gyroskopët dhe përshpejtuesit si sensorë. Sistemi, bazuar në prodhimin e gyroskopëve, krijon një sistem të koordinatave të navigimit ndërsa përdor prodhimin e përshpejtuesve për të llogaritur shpejtësinë dhe pozicionin e transportuesit në sistemin e koordinatave të navigimit.
Aplikimet e navigimit inercial
Teknologjia inerciale ka gjetur aplikime të gjera në fusha të ndryshme, duke përfshirë hapësirën ajrore, aviacioni, detari, eksplorimi i naftës, gjeodezia, sondazhet oqeanografike, shpimi gjeologjik, robotika dhe sistemet hekurudhore. Me ardhjen e sensorëve inercialë të përparuar, teknologjia inerciale ka zgjeruar dobinë e saj në industrinë e automobilave dhe pajisjet elektronike mjekësore, midis fushave të tjera. Ky hapësirë e zgjeruar e aplikacioneve nënvizon rolin gjithnjë e më të rëndësishëm të navigimit inercial në sigurimin e aftësive të navigimit dhe pozicionimit me precizion të lartë për një mori aplikimesh.
Komponenti thelbësor i udhëzimit inercial:Xhiroskop me fibra optike
Hyrje në gyroskopët e fibrave optike
Sistemet e navigimit inercial mbështeten shumë në saktësinë dhe saktësinë e përbërësve të tyre thelbësorë. Një komponent i tillë që ka rritur ndjeshëm aftësitë e këtyre sistemeve është gyroskopi i fibrave optike (FOG). Mjegulla është një sensor kritik që luan një rol kryesor në matjen e shpejtësisë këndore të transportuesit me saktësi të jashtëzakonshme.
Operacioni i gyroskopit me fibra optike
Mjegullat funksionojnë në parimin e efektit SAGNAC, i cili përfshin ndarjen e një rreze lazer në dy shtigje të ndara, duke e lejuar atë të udhëtojë në drejtime të kundërta përgjatë një lak të veshur me fibër optike. Kur transportuesi, i ngulitur me mjegull, rrotullohet, ndryshimi në kohën e udhëtimit midis dy trarëve është proporcionale me shpejtësinë këndore të rrotullimit të transportuesit. Kjo vonesë kohore, e njohur si ndërrimi i fazës SAGNAC, matet saktësisht, duke i mundësuar mjegullës të sigurojë të dhëna të sakta në lidhje me rotacionin e transportuesit.
Parimi i një gyroskopi optik të fibrave përfshin lëshimin e një rreze drite nga një fotodetektor. Kjo rreze e lehtë kalon përmes një bashkuesi, duke hyrë nga një skaj dhe duke dalë nga një tjetër. Pastaj udhëton përmes një lak optik. Dy rreze të dritës, që vijnë nga drejtime të ndryshme, futen në lak dhe plotësojnë një superpozicion koherent pasi të qarkullojnë përreth. Drita e kthimit ri-hyn në një diodë që lëshon dritë (LED), e cila përdoret për të zbuluar intensitetin e saj. Ndërsa parimi i një xhiroskopi optik të fibrave mund të duket i drejtpërdrejtë, sfida më e rëndësishme qëndron në eleminimin e faktorëve që ndikojnë në gjatësinë e rrugës optike të dy trarëve të dritës. Kjo është një nga çështjet më kritike me të cilat përballet zhvillimi i gyroskopëve të fibrave optike.
1 ： Dioda superlumineshente 2 ： Dioda e fotodetektorit
3. bashkues i burimit të dritës 4.bashkues i unazës së fibrave 5. Unaza e fibrave optike
Përparësitë e gyroskopëve të fibrave optike
Mjegullat 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. Për dallim nga gyros mekanike, mjegullat nuk kanë pjesë lëvizëse, duke zvogëluar rrezikun e konsumit. Për më tepër, ata janë rezistentë ndaj shokut dhe dridhjeve, duke i bërë ato ideale për të kërkuar mjedise të tilla si hapësira ajrore dhe mbrojtja.
Integrimi i gyroskopëve të fibrave optike në navigimin inercial
Sistemet e navigimit inercial po përfshijnë gjithnjë e më shumë mjegulla për shkak të saktësisë dhe besueshmërisë së tyre të lartë. Këto gyroskopë sigurojnë matjet thelbësore të shpejtësisë këndore të kërkuara për përcaktimin e saktë të orientimit dhe pozicionit. Duke integruar mjegullat në sistemet ekzistuese të navigimit inercial, operatorët mund të përfitojnë nga saktësia e përmirësuar e lundrimit, veçanërisht në situatat kur është e nevojshme saktësi ekstreme.
Aplikimet e gyroskopëve të fibrave optike në navigimin inercial
Përfshirja e mjegullave ka zgjeruar aplikimet e sistemeve të navigimit inercial nëpër fusha të ndryshme. Në hapësirën ajrore dhe aviacioni, sistemet e pajisura me mjegull ofrojnë zgjidhje të sakta navigimi për avionët, dronët dhe anijen. Ato gjithashtu përdoren gjerësisht në navigimin detar, sondazhet gjeologjike dhe robotikën e përparuar, duke u mundësuar këtyre sistemeve të funksionojnë me performancë të zgjeruar dhe besueshmëri.
Variante të ndryshme strukturore të gyroskopëve të fibrave optike
Giroskopët e fibrave optike vijnë në konfigurime të ndryshme strukturore, me mbizotërimin që aktualisht hyn në fushën e inxhinierisë ështëPolarizimi me lak të mbyllur Gyroskopi i fibrave optike të polarizimit. Në thelb të këtij gyroskopi ështëLak i fibrave të mbajtjes së polarizimit, që përmbajnë fibra të mbajtjes së polarizimit dhe një kornizë të dizajnuar saktësisht. Ndërtimi i kësaj lak përfshin një metodë të mbështjelljes simetrike të katërfishtë, e plotësuar nga një xhel unik nënshkrimi për të formuar një spirale të lakut të fibrave të gjendjes së ngurtë.
Karakteristikat kryesore tëPolarizimi-Mirënjohja e fibrave optike Gspirale
Design Dizajn unik kornizë:Unazat e gyroskopit përmbajnë një model të veçantë kornizë që strehon lloje të ndryshme të fibrave të mbajtjes së polarizimit me lehtësi.
Teknika e katërfishtë e dredha -dredha simetrike:Teknika e katërfishtë e dredha -dredha simetrike minimizon efektin Shupe, duke siguruar matje të sakta dhe të besueshme.
Material Materiali i avancuar i xhelit të vulosjes:Punësimi i materialeve të avancuara të xhelit të vulosjes, të kombinuara me një teknikë unike shërimi, rrit rezistencën ndaj dridhjeve, duke i bërë këto sythe gyroskopi ideal për aplikime në mjedise të kërkuara.
▶ Stabiliteti i koherencës së temperaturës së lartë:Unazat e gyroskopit shfaqin qëndrueshmëri të koherencës së temperaturës së lartë, duke siguruar saktësi edhe në kushte të ndryshme termike.
Korniza e thjeshtuar e lehtë e peshës:Unazat e gyroskopit janë të krijuara me një kornizë të drejtpërdrejtë por të lehtë, duke garantuar saktësi të lartë të përpunimit.
Process Procesi i qëndrueshëm i dredha -dredha:Procesi i dredha -dredha mbetet i qëndrueshëm, duke u përshtatur me kërkesat e gyroskopëve të ndryshëm të fibrave optike.
Referim
Groves, PD (2008). Hyrje në navigimin inercial.Gazeta e Navigacionit, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Teknologjitë e sensorëve inercialë për aplikimet e navigimit: Gjendja e artit.Lundrimi 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). Referimi i pozicionit dhe modelimi i qëndrueshëm botëror për robotët celular.Në Procedimet e Konferencës Ndërkombëtare të IEEE të vitit 1985 për Robotikë dhe Automatizim(Vol. 2, faqe 138-145). IEEE.
Keni nevojë për një konstatim falas?
Disa nga projektet e mia
Punime të mrekullueshme për të cilat kam kontribuar. Me krenari!
