Mi az inerciális navigáció?
A tehetetlenségi navigáció alapjai
A tehetetlenségi navigáció alapelvei hasonlóak a többi navigációs módszerhez. A kulcsfontosságú információk megszerzésére támaszkodik, ideértve a kezdeti pozíciót, a kezdeti orientációt, a mozgás irányát és orientációját, valamint ezeknek az adatoknak a fokozatosan integrálása (a matematikai integrációs műveletekhez hasonló) a navigációs paraméterek, például az orientáció és a helyzet pontos meghatározásához.
Az érzékelők szerepe az inerciális navigációban
A mozgó objektum aktuális orientációjának (hozzáállásának) és helyzetinformációinak megszerzése érdekében a tehetetlenségi navigációs rendszerek kritikus érzékelők sorozatát használják, elsősorban gyorsulásmérőkből és giroszkópokból. Ezek az érzékelők mérik a vivő szögsebességét és gyorsulását inerciális referenciakeretben. Az adatokat ezután integrálják és idővel feldolgozzák, hogy kiszámítsák a sebesség és a relatív helyzetinformációkat. Ezt követően ezt az információt a navigációs koordinátarendszerré alakítják át, a kezdeti pozíciós adatokkal összefüggésben, amely a hordozó aktuális helyének meghatározásával zárul.
A tehetetlenségi navigációs rendszerek működési alapelvei
A tehetetlenségi navigációs rendszerek önálló, belső zárt hurkú navigációs rendszerként működnek. Nem támaszkodnak a valós idejű külső adatfrissítésekre, hogy a hibák kijavítsák a hordozó mozgása során. Mint ilyen, egyetlen inerciális navigációs rendszer alkalmas rövid távú navigációs feladatokra. A hosszú távú műveletekhez más navigációs módszerekkel, például műholdas alapú navigációs rendszerekkel kell kombinálni a felhalmozódott belső hibákat.
A tehetetlenségi navigáció rejtettsége
A modern navigációs technológiákban, beleértve az égi navigációt, a műholdas navigációt és a rádió navigációt, az inerciális navigáció autonómnak tűnik. Nem bocsát ki jeleket a külső környezetbe, és nem függ az égi tárgyaktól vagy a külső jelektől. Következésképpen az inerciális navigációs rendszerek kínálják a legmagasabb szintű rejtegethetőséget, így ideálissá teszik őket a legnagyobb titoktartást igénylő alkalmazásokhoz.
A tehetetlenségi navigáció hivatalos meghatározása
Az inerciális navigációs rendszer (INS) egy navigációs paraméter -becslési rendszer, amely érzékelőként giroszkópokat és gyorsulásmérőket alkalmaz. A giroszkópok kimenete alapján a rendszer létrehoz egy navigációs koordinátarendszert, miközben a gyorsulásmérők kimenetét használja a hordozó sebességének és helyzetének kiszámításához a navigációs koordinátarendszerben.
Inerciális navigáció alkalmazása
Az inerciális technológia széles körű alkalmazásokat talált a különféle területeken, beleértve a repülőgépet, a repülés, a tengeri, a kőolajkutatást, a geodézia, az óceánrajzi felméréseket, a geológiai fúrást, a robotikát és a vasúti rendszereket. A fejlett inerciális érzékelők megjelenésével az inerciális technológia kiterjesztette hasznosságát az autóiparra és az orvosi elektronikus eszközökre, többek között. Az alkalmazások bővülő terjedelme hangsúlyozza a tehetetlenségi navigáció egyre inkább kulcsfontosságú szerepét a nagy pontosságú navigáció és a pozicionálási képességek biztosításában számos alkalmazás számára.
A tehetetlenségi útmutatás alapvető alkotóeleme:Száloptikai giroszkóp
Bevezetés a száloptikai giroszkópokba
Az inerciális navigációs rendszerek nagymértékben támaszkodnak alapvető összetevőik pontosságára és pontosságára. Az egyik ilyen komponens, amely jelentősen javította ezen rendszerek képességeit, a száloptikai giroszkóp (köd). A köd egy kritikus érzékelő, amely kulcsszerepet játszik a hordozó szögsebességének figyelemre méltó pontossággal.
Száloptikai giroszkóp működése
A ködök a Sagnac -effektus elvén működnek, amely magában foglalja a lézernyaláb két különálló útra osztását, lehetővé téve, hogy ellentétes irányba haladjon egy tekercselt száloptikai hurok mentén. Amikor a ködbe ágyazott hordozó elforgat, a két gerenda közötti utazási idő különbsége arányos a hordozó forgásának szögsebességével. Ezt az időbeli késleltetést, az úgynevezett SAGNAC fáziseltolódást, pontosan megmérik, lehetővé téve a köd számára, hogy pontos adatokat szolgáltatjon a hordozó forgására.
A száloptikai giroszkóp alapelve magában foglalja a fénysugarat a fotodetektorból. Ez a fénysugár áthalad egy csatlakozón, az egyik végétől belépve, és kilépve a másikból. Ezután egy optikai hurokon halad át. Két fénysugár, különböző irányokból érkező fénysugarak lépnek be a hurokba, és körbejárva töltsön be egy koherens szuperpozíciót. A visszatérő fény visszatér egy fénykibocsátó dióda (LED), amelyet az intenzitás észlelésére használnak. Noha a száloptikai giroszkóp alapelve egyértelműnek tűnhet, a legjelentősebb kihívás a két fénysugár optikai útjának hosszát befolyásoló tényezők kiküszöbölésében rejlik. Ez az egyik legkritikusabb kérdés, amellyel szembesülnek a száloptikai giroszkópok fejlesztésében.
1 ： Szuperlumineszcens dióda 2 ： Photodetector dióda
3. Világítóforrás -csatoló 4.rostgyűrű -csatlakozó 5. optikai szálgyűrű
A száloptikai giroszkópok előnyei
A ködök számos előnyt kínálnak, amelyek felbecsülhetetlen értékűvé teszik őket a tehetetlenségi navigációs rendszerekben. Elismertek kivételes pontosságukról, megbízhatóságukról és tartósságukról. A mechanikus giroszokkal ellentétben a ködöknek nincs mozgó alkatrésze, csökkentve a kopás kockázatát. Ezenkívül ellenállnak a sokknak és a rezgésnek, így ideálisak az igényes környezetekhez, például az űr- és védelmi alkalmazásokhoz.
A száloptikai giroszkópok integrálása inerciális navigációba
A tehetetlenségi navigációs rendszerek nagy pontosságuk és megbízhatóságuk miatt egyre inkább magukban foglalják a ködöket. Ezek a giroszkópok biztosítják az orientáció és helyzet pontos meghatározásához szükséges kritikus szögsebesség -méréseket. A ködök integrálásával a meglévő inerciális navigációs rendszerekbe, az üzemeltetők részesülhetnek a jobb navigációs pontosságból, különösen olyan helyzetekben, amikor szélsőséges pontosság szükséges.
A száloptikai giroszkópok alkalmazása inerciális navigációban
A ködök bevonása kibővítette a tehetetlenségi navigációs rendszerek alkalmazásait a különböző területeken. A repülőgép és a repülés területén a ködrel felszerelt rendszerek pontos navigációs megoldásokat kínálnak repülőgépek, drónok és űrhajó számára. Ezeket a tengeri navigációban, a geológiai felmérésekben és a fejlett robotikában is széles körben használják, lehetővé téve ezeknek a rendszereknek a fokozott teljesítmény és megbízhatóság működését.
A száloptikai giroszkópok különböző szerkezeti változatai
A száloptikai giroszkópok különböző szerkezeti konfigurációkban érkeznek, a domináns, amely jelenleg a mérnöki birodalomba lépzárt hurkú polarizáció-karbantartó száloptikai giroszkóp- Ennek a giroszkópnak a lényege apolarizáció-karbantartó rosthurok, magában foglalja a polarizáció-karbantartó szálakat és egy pontosan megtervezett keretet. Ennek a hurok felépítése négyszeres szimmetrikus tekercselési módszert foglal magában, amelyet egy egyedi tömítőgél kiegészít, hogy szilárdtest szál hurok tekercset képezzen.
LegfontosabbPolarizáció-karbantartó száloptika gyro tekercs
▶ Egyedi kerettervezés:A giroszkóp hurkok megkülönböztető keretrendszerrel rendelkeznek, amely könnyedén befogadja a különféle polarizáció-karbantartó szálakat.
▶ Négyszeres szimmetrikus tekercselési technika:A négyszeres szimmetrikus tekercselési technika minimalizálja a shupe -effektusokat, biztosítva a pontos és megbízható méréseket.
▶ Fejlett tömítő gél anyag:A fejlett tömítő gél anyagok alkalmazása, az egyedi kikeményedési technikával kombinálva, javítja a rezgésekkel szembeni ellenállást, így ezek a giroszkóp hurkok ideálisak az igényes környezetben alkalmazott alkalmazásokhoz.
▶ Magas hőmérsékleti koherencia stabilitás:A giroszkóp hurkok magas hőmérsékleti koherencia stabilitást mutatnak, biztosítva a pontosságot még változó hőmérsékletekben is.
▶ Egyszerűsített könnyű keret:A giroszkóp hurkokat egyértelmű, de könnyű kerettel tervezték, garantálva a nagy feldolgozási pontosságot.
▶ Konzisztens kanyargási folyamat:A kanyargós folyamat stabil marad, alkalmazkodva a különféle precíziós száloptikai giroszkópok követelményeihez.
Referencia
Groves, PD (2008). Bevezetés a tehetetlenségi navigációhoz.A Navigáció Journal, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., és Niu, X. (2019). Inerciális érzékelők technológiái a navigációs alkalmazásokhoz: A legkorszerűbb.Műholdas navigáció, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Bevezetés a tehetetlenségi navigációhoz.Cambridge-i Egyetem, számítógépes laboratórium, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R. és Laumond, JP (1985). Pozíció hivatkozás és következetes világmodellezés a mobil robotokhoz.Az 1985 -ös IEEE robotikáról és automatizálásról szóló Nemzetközi Konferencia folyóiratában(2. kötet, 138-145. Oldal). IEEE.
Szüksége van egy ingyenes konzultációra?
Néhány projektem
Félelmetes művek, amelyekhez hozzájárultam. BÜSZKÉN!
