Подпишитесь на наши социальные сети, чтобы получать быстрые публикации
В эпоху революционных технологических достижений навигационные системы стали основополагающими элементами, способствующими многочисленным достижениям, особенно в секторах, где точность критически важна. Путь от элементарной небесной навигации к сложным инерциальным навигационным системам (ИНС) олицетворяет неустанные усилия человечества по исследованиям и высокой точности. Этот анализ углубляется в сложную механику INS, изучает передовую технологию волоконно-оптических гироскопов (FOG) и ключевую роль поляризации в поддержании оптоволоконных петель.
Часть 1. Расшифровка инерциальных навигационных систем (ИНС):
Инерциальные навигационные системы (ИНС) представляют собой автономные навигационные средства, точно вычисляющие положение, ориентацию и скорость транспортного средства независимо от внешних сигналов. Эти системы гармонизируют датчики движения и вращения, легко интегрируясь с вычислительными моделями начальной скорости, положения и ориентации.
Архетипическая ИНС включает в себя три кардинальных компонента:
· Акселерометры: эти важные элементы регистрируют линейное ускорение автомобиля, преобразуя движение в измеримые данные.
· Гироскопы: незаменимы для определения угловой скорости. Эти компоненты имеют решающее значение для ориентации системы.
· Компьютерный модуль: нервный центр ИНС, обрабатывающий многогранные данные для получения позиционной аналитики в режиме реального времени.
Невосприимчивость INS к внешним помехам делает ее незаменимой в оборонной сфере. Однако он сталкивается с «дрейфом» — постепенным снижением точности, что требует сложных решений, таких как объединение датчиков для уменьшения ошибок (Чатфилд, 1997).
Часть 2. Эксплуатационная динамика волоконно-оптического гироскопа:
Волоконно-оптические гироскопы (FOG) знаменуют эпоху преобразований в области измерения вращения, используя интерференцию света. Благодаря точности в своей основе, ВОГ жизненно важны для стабилизации и навигации аэрокосмических аппаратов.
ВОГ работают на эффекте Саньяка, при котором свет, проходя в противоположных направлениях внутри вращающейся волоконной катушки, демонстрирует фазовый сдвиг, коррелирующий с изменениями скорости вращения. Этот тонкий механизм приводит к точным показателям угловой скорости.
Основные компоненты включают в себя:
· Источник света: Начальная точка, обычно лазер, инициирующий когерентное путешествие света.
· Волоконная катушка: Спиральный оптический канал удлиняет траекторию света, тем самым усиливая эффект Саньяка.
· Фотодетектор: этот компонент распознает сложные интерференционные картины света.
Часть 3. Значение поляризации, поддерживающей оптоволоконные петли:
Волоконные петли с сохранением поляризации (PM), типичные для FOG, обеспечивают однородное состояние поляризации света, что является ключевым фактором, определяющим точность интерференционной картины. Эти специализированные волокна, борющиеся с дисперсией мод поляризации, повышают чувствительность ВОГ и достоверность данных (Керси, 1996).
Выбор волокон PM, продиктованный эксплуатационными требованиями, физическими характеристиками и системной гармонией, влияет на общие показатели производительности.
Часть 4: Применение и эмпирические данные:
FOG и INS находят отклик в самых разных приложениях: от организации налетов беспилотных летательных аппаратов до обеспечения кинематографической стабильности в условиях непредсказуемости окружающей среды. Свидетельством их надежности является их размещение на марсоходах НАСА, облегчающее безотказную внеземную навигацию (Маймоне, Ченг и Маттис, 2007).
Рыночные траектории предсказывают растущую нишу для этих технологий, а векторы исследований направлены на повышение устойчивости систем, прецизионных матриц и спектров адаптируемости (MarketsandMarkets, 2020).
Кольцевой лазерный гироскоп
Схема оптоволоконного гироскопа на основе эффекта Саньяка
Ссылки:
- Чатфилд, АБ, 1997 г.Основы высокоточной инерциальной навигации.Прогресс в космонавтике и воздухоплавании, Том. 174. Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики.
- Керси, А.Д. и др., 1996. «Волоконно-оптические гироскопы: 20 лет развития технологий», вТруды IEEE,84 (12), стр. 1830–1834.
- Маймоне М.В., Ченг Ю. и Маттис Л., 2007. «Визуальная одометрия на марсоходах — инструмент для обеспечения точного вождения и получения научных изображений»,Журнал IEEE «Робототехника и автоматизация»,14(2), стр. 54-62.
- MarketsandMarkets, 2020. «Рынок инерциальных навигационных систем по классам, технологиям, приложениям, компонентам и регионам – глобальный прогноз до 2025 года».
Отказ от ответственности:
- Настоящим мы заявляем, что некоторые изображения, представленные на нашем веб-сайте, собраны из Интернета и Википедии в целях дальнейшего обучения и обмена информацией. Мы уважаем права интеллектуальной собственности всех оригинальных авторов. Эти изображения используются без цели получения коммерческой выгоды.
- Если вы считаете, что какой-либо используемый контент нарушает ваши авторские права, свяжитесь с нами. Мы более чем готовы принять соответствующие меры, включая удаление изображений или указание правильного указания авторства, чтобы обеспечить соблюдение законов и правил об интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу, богатую контентом, справедливую и уважающую права интеллектуальной собственности других.
- Пожалуйста, свяжитесь с нами, используя следующий контактный метод:email: sales@lumispot.cn. Мы обязуемся принять немедленные меры при получении любого уведомления и гарантировать 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.
Время публикации: 18 октября 2023 г.