Подпишитесь на наши социальные сети для получения оперативных публикаций
В эпоху революционных технологических прорывов навигационные системы стали основополагающими столпами, стимулирующими многочисленные достижения, особенно в секторах, где важна точность. Путь от элементарной астронавигации к сложным инерциальным навигационным системам (ИНС) олицетворяет непреклонные усилия человечества по исследованию и точной точности. Этот анализ глубоко проникает в сложную механику ИНС, исследуя передовую технологию волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и ключевую 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 гармонизируют датчики движения и вращения, бесшовно интегрируясь с вычислительными моделями для 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 измеримые данные.
· Гироскопы: эти компоненты необходимы для 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.
Иммунитет INS к внешним помехам делает ее незаменимой в оборонных секторах. Однако она борется с «дрейфом» — постепенным снижением точности, что требует сложных решений, таких как слияние датчиков для смягчения ошибок (Chatfield, 1997).
Часть 2. Динамика работы волоконно-оптического гироскопа:
Волоконно-оптические гироскопы (FOG) возвещают о преобразующей эре в ротационном зондировании, используя интерференцию света. Благодаря точности в своей основе FOG жизненно важны для стабилизации и навигации аэрокосмических аппаратов.
FOG работают на эффекте Саньяка, где свет, проходящий в противоположных направлениях внутри вращающейся волоконной катушки, проявляет сдвиг фазы, коррелирующий с изменениями скорости вращения. Этот тонкий механизм преобразуется в точные метрики угловой скорости.
Основные компоненты включают в себя:
· Источник света: начальная точка, обычно лазер, инициирующая когерентное световое путешествие.
· Катушка волокна: Спиральный оптический канал удлиняет траекторию света, тем самым усиливая эффект Саньяка.
· Фотодетектор: этот компонент распознает сложные интерференционные картины света.
Часть 3: Значение волоконных петель, поддерживающих поляризацию:
Волоконные петли с сохранением поляризации (PM), которые являются квинтэссенцией для FOG, обеспечивают однородное состояние поляризации света, что является ключевым фактором точности интерференционной картины. Эти специализированные волокна, борясь с дисперсией поляризационных мод, повышают чувствительность FOG и аутентичность 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:
FOG и INS находят отклик в различных приложениях, от организации беспилотных воздушных вылазок до обеспечения кинематографической стабильности в условиях непредсказуемости окружающей среды. Свидетельством их надежности является их развертывание в марсоходах NASA, что обеспечивает безотказную внеземную навигацию (Maimone, Cheng, and Matthies, 2007).
Рыночные траектории 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 на основе эффекта Саньяка
Ссылки:
- Чатфилд, AB, 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 для исследования Марса — инструмент для обеспечения точного вождения и научной визуализации»,Журнал IEEE Robotics & Automation,14(2), стр. 54-62.
- MarketsandMarkets, 2020. «Рынок инерциальных навигационных систем по классу, технологии, применению, компоненту 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 целях дальнейшего обучения и обмена информацией. Мы уважаем права интеллектуальной собственности всех оригинальных создателей. Эти изображения используются без намерения 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 предоставление надлежащей атрибуции, чтобы обеспечить соблюдение законов и правил об интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу, богатую контентом, справедливую и уважающую права интеллектуальной собственности других лиц.
- Пожалуйста, свяжитесь с нами следующим способом связи:email: sales@lumispot.cn. Мы обязуемся немедленно принять меры по получении любого уведомления и обеспечить 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.
Время публикации: 18 октября 2023 г.