Подпишитесь на наши социальные сети для получения быстрых публикаций
В эпоху революционных технологических прорывов навигационные системы стали основой, обеспечивающей многочисленные достижения, особенно в областях, где важна точность. Путь от элементарной астронавигации к сложным инерциальным навигационным системам (ИНС) олицетворяет неустанное стремление человечества к исследованиям и достижению высочайшей точности. В этом анализе подробно рассматривается сложная механика ИНС, рассматриваются передовые технологии волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и ключевая роль поляризации в поддержании волоконно-оптических контуров.
Часть 1: Расшифровка инерциальных навигационных систем (ИНС):
Инерциальные навигационные системы (ИНС) выделяются как автономные навигационные средства, точно вычисляющие положение, ориентацию и скорость транспортного средства независимо от внешних сигналов. Эти системы согласуют данные датчиков движения и вращения, легко интегрируясь с вычислительными моделями начальной скорости, положения и ориентации.
Архетипическая ИНС включает в себя три основных компонента:
· Акселерометры: эти важнейшие элементы регистрируют линейное ускорение транспортного средства, преобразуя движение в измеряемые данные.
· Гироскопы: эти компоненты являются неотъемлемой частью определения угловой скорости и имеют решающее значение для ориентации системы.
· Компьютерный модуль: нервный центр ИНС, обрабатывающий многогранные данные для получения позиционной аналитики в реальном времени.
Устойчивость ИНС к внешним помехам делает её незаменимой в оборонном секторе. Однако она сталкивается с проблемой «дрейфа» — постепенного снижения точности, что требует применения сложных решений, таких как объединение данных датчиков для минимизации ошибок (Chatfield, 1997).
Часть 2. Динамика работы волоконно-оптического гироскопа:
Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) открывают новую эпоху в области измерения вращения, используя интерференцию света. Высокоточные гироскопы жизненно важны для стабилизации и навигации аэрокосмических аппаратов.
ВОГ работают на эффекте Саньяка, при котором свет, распространяясь во встречных направлениях внутри вращающейся волоконной катушки, испытывает сдвиг фаз, коррелирующий с изменением скорости вращения. Этот сложный механизм позволяет получать точные показатели угловой скорости.
Основные компоненты включают в себя:
· Источник света: начальная точка, обычно лазер, инициирующая когерентное световое путешествие.
· Волоконная катушка: Спиральный оптический канал удлиняет траекторию света, тем самым усиливая эффект Саньяка.
· Фотодетектор: этот компонент распознает сложные интерференционные картины света.
Часть 3: Значение петель волокон, сохраняющих поляризацию:
Волоконные петли с сохранением поляризации (ФМ), являющиеся неотъемлемой частью ВОГ, обеспечивают равномерное состояние поляризации света, что является ключевым фактором точности интерференционной картины. Эти специализированные волокна, препятствующие дисперсии поляризационных мод, повышают чувствительность ВОГ и достоверность данных (Kersey, 1996).
Выбор ПМ-волокон, определяемый эксплуатационными требованиями, физическими характеристиками и системной гармонией, влияет на общие показатели производительности.
Часть 4: Приложения и эмпирические данные:
Системы FOG и INS находят применение в самых разных областях: от организации беспилотных воздушных полётов до обеспечения кинематографической стабильности в условиях непредсказуемости окружающей среды. Свидетельством их надёжности является их использование в марсоходах НАСА, обеспечивая безотказную внеземную навигацию (Maimone, Cheng, and Matthies, 2007).
Рыночные тенденции предсказывают бурно развивающуюся нишу для этих технологий, при этом направления исследований направлены на укрепление устойчивости систем, матриц точности и спектров адаптивности (MarketsandMarkets, 2020).
Кольцевой лазерный гироскоп
Схема волоконно-оптического гироскопа, основанного на эффекте Саньяка
Ссылки:
- Чатфилд, АБ, 1997.Основы высокоточной инерциальной навигации.Прогресс в астронавтике и аэронавтике, т. 174. Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики.
- Керси, А.Д. и др., 1996. «Волоконно-оптические гироскопы: 20 лет технологического прогресса», вТруды IEEE,84(12), стр. 1830-1834.
- Маймоне, М.В., Ченг, И. и Мэттис, Л., 2007. «Визуальная одометрия на марсоходах — инструмент для обеспечения точного вождения и получения научных изображений».Журнал IEEE Robotics & Automation,14(2), стр. 54-62.
- MarketsandMarkets, 2020. «Рынок инерциальных навигационных систем по классу, технологии, применению, компонентам и региону — глобальный прогноз до 2025 года».
Отказ от ответственности:
- Настоящим мы заявляем, что некоторые изображения, представленные на нашем сайте, собраны из интернета и Википедии в образовательных целях и для распространения информации. Мы уважаем права интеллектуальной собственности всех создателей. Использование этих изображений не преследует коммерческих целей.
- Если вы считаете, что какой-либо использованный контент нарушает ваши авторские права, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы готовы принять соответствующие меры, включая удаление изображений или предоставление надлежащей атрибуции, для обеспечения соблюдения законов и норм в области интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу с богатым контентом, справедливым подходом и уважением к правам интеллектуальной собственности других лиц.
- Пожалуйста, свяжитесь с нами следующим способом связи:email: sales@lumispot.cnМы обязуемся принимать немедленные меры после получения любого уведомления и гарантируем 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.
Время публикации: 18 октября 2023 г.
