Наука и исследования

Туманные компоненты решения

Что такое инерциальная навигация?

Основы инерционной навигации

Фундаментальные принципы инерционной навигации сродни принципиально сродни другим методам навигации. Он опирается на получение ключевой информации, включая начальную позицию, начальную ориентацию, направление и ориентацию движения в каждый момент, а также постепенно интегрируя эти данные (аналогично операциям математической интеграции), чтобы точно определить параметры навигации, такие как ориентация и положение.

Роль датчиков в инерционной навигации

Чтобы получить текущую ориентацию (отношение) и информацию о положении движущегося объекта, инерционные навигационные системы используют набор критических датчиков, в первую очередь состоять из акселерометров и гироскопов. Эти датчики измеряют угловую скорость и ускорение носителя в инерционном эталонном раме. Затем данные интегрируются и обрабатываются с течением времени для получения информации о скорости и относительной позиции. Впоследствии эта информация преобразуется в систему координат навигации в сочетании с данными начальной позиции, кульминацией которой является определение текущего местоположения носителя.

Принципы операции инерционных навигационных систем

Инерционные навигационные системы работают как автономные внутренние навигационные системы с закрытым контуром. Они не полагаются на обновления внешних данных в реальном времени, чтобы исправить ошибки во время движения носителя. Таким образом, одна инерционная навигационная система подходит для краткосрочных задач навигации. Для длительных операций он должен сочетаться с другими методами навигации, такими как спутниковые навигационные системы, периодически исправлять накопленные внутренние ошибки.

Скрываемость инерционной навигации

В современных навигационных технологиях, включая небесную навигацию, спутниковую навигацию и радиовигацию, инерционная навигация выделяется как автономная. Это не излучает сигналы во внешнюю среду и не зависит от небесных объектов или внешних сигналов. Следовательно, инерциальные навигационные системы предлагают самый высокий уровень скрытием, что делает их идеальными для приложений, требующих максимальной конфиденциальности.

Официальное определение инерционной навигации

Система инерциальной навигации (INS) - это система оценки параметров навигации, которая использует гироскопы и акселерометры в качестве датчиков. Система, основанная на выводе гироскопов, устанавливает систему координат навигации, используя при этом выходные данные акселерометра для вычисления скорости и положения носителя в системе координат навигации.

Применение инерционной навигации

Инерционная технология обнаружила широкие применения в различных областях, включая аэрокосмическую, авиационную, морскую, разведку нефти, геодезию, океанографические исследования, геологическое бурение, робототехника и железнодорожные системы. Благодаря появлению передовых инерционных датчиков, инерционные технологии расширили свою полезность на автомобильную промышленность и медицинские электронные устройства, среди других областей. Этот расширяющийся объем приложений подчеркивает все более ключевую роль инерционной навигации в обеспечении высокой устойчивой навигации и позиционирования для множества приложений.

Основной компонент инерционного руководства:Волоконно -оптический гироскоп

Введение в волоконно -оптические гироскопы

Инерционные навигационные системы в значительной степени зависят от точности и точности их основных компонентов. Одним из таких компонентов, который значительно расширил возможности этих систем, является волоконно -оптический гироскоп (FOG). Туман является критическим датчиком, который играет ключевую роль в измерении угловой скорости носителя с замечательной точностью.

Оптоволоконная операция гироскопа

Туманные туманы работают на принципе эффекта SAGNAC, который включает в себя разделение лазерного луча на два отдельных пути, что позволяет ему двигаться в противоположных направлениях вдоль спиральной волоконно -оптической петли. Когда носитель, встроенный с туманом, вращается, разница во времени прохождения между двумя лучами пропорциональна угловой скорости вращения носителя. Эта временная задержка, известная как сдвиг фазы SAGNAC, затем точно измеряется, что позволяет туману предоставлять точные данные о вращении носителя.

Принцип волоконного гироскопа включает излучение луча света от фотоприемника. Этот световой луч проходит через муфт, входя с одного конца и выходит из другого. Затем он проходит через оптическую петлю. Два луча света, идущие с разных направлений, входят в петлю и завершают когерентную суперпозицию после крушения вокруг. Возвращающийся свет возвращается в светодиодный диод (светодиод), который используется для обнаружения его интенсивности. Хотя принцип волоконного гироскопа может показаться простым, наиболее значительной проблемой является устранение факторов, которые влияют на длину оптического пути двух световых лучей. Это одна из наиболее важных проблем, сталкивающихся в разработке волоконно -оптических гироскопов.

1 ： Суперлюминесцентный диод 2 ： ФОТО -ЗАДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ДИОД

3. Светлый источник 4.волоконно -кольцо 5. Оптическое волокно кольцо

Преимущества волоконно -оптических гироскопов

Туманки предлагают несколько преимуществ, которые делают их бесценными в инерционных системах навигации. Они известны своей исключительной точностью, надежностью и долговечностью. В отличие от механических гироскопов, туманные не имеют движущихся частей, снижая риск износа. Кроме того, они устойчивы к шоку и вибрации, что делает их идеальными для требования, таких как аэрокосмическая и оборонительная.

Интеграция волоконно -оптических гироскопов в инерционную навигацию

Инерционные навигационные системы все чаще включают туманы из -за их высокой точности и надежности. Эти гироскопы обеспечивают важные угловые измерения скорости, необходимые для точного определения ориентации и положения. Интегрируя туманы в существующие инерциальные навигационные системы, операторы могут извлечь выгоду из повышения точности навигации, особенно в ситуациях, когда необходима экстремальная точность.

Применение волоконно -оптических гироскопов в инерционной навигации

Включение туманов расширило применение инерционных навигационных систем в различных областях. В аэрокосмической и авиации системы, оснащенные туманом, предлагают точные навигационные решения для самолетов, беспилотников и космических кораблей. Они также широко используются в морской навигации, геологических исследованиях и передовой робототехнике, что позволяет этим системам работать с повышенной производительностью и надежностью.

Различные структурные варианты волоконно -оптических гироскопов

Волоконно -оптические гироскопы бывают различных структурных конфигураций, причем преобладающий в настоящее время входит в сферу инженерии.Оптоволоконное гироскоп с замкнутым поляризацией.Полем В основе этого гироскопа лежитПоляризационная петля волокна, включающий волокна с поляризацией и точно разработанные рамки. Конструкция этой петли включает в себя четырехкратный метод симметричной обмотки, дополненный уникальным герметичным гелем, образуя твердотельную петлю волокна.

Ключевые особенностиПоляризационная волоконно-оптическая gYro катушка

▶ Уникальный дизайн фреймворта:Петли гироскопа оснащены отличительной структурой, которая с легкостью раздает различные типы волокон, поддерживающих поляризацию.

▶ Четырехкратная техника симметричной обмотки:Четырехкратный метод симметричной обмотки минимизирует эффект Shupe, обеспечивая точные и надежные измерения.

▶ Усовершенствованный герметный гелевой материал:Применение передовых герметизирующих гелевых материалов в сочетании с уникальной техникой отверждения повышает сопротивление вибрациям, что делает эти петли гироскопа идеальными для применений в требовательных средах.

▶ Стабильность высокой температуры когерентности:Петли гироскопа демонстрируют высокую стабильность когерентности, обеспечивая точность даже в различных тепловых условиях.

▶ Упрощенная легкая структура:Петли гироскопа спроектированы с простой, но легкой структурой, гарантирующей высокую точность обработки.

▶ Последовательный процесс обмотки:Процесс обмотки остается стабильным, адаптируясь к требованиям различных точных волоконно -оптических гироскопов.

Ссылка

Groves, PD (2008). Введение в инерционную навигацию.Журнал навигации, 61(1), 13-28.

Эль-Шейми, Н., Хоу, Х. и Ниу, X. (2019). Технологии инерционных датчиков для навигационных приложений: Состояние искусства.Спутниковая навигация, 1(1), 1-15.

Woodman, OJ (2007). Введение в инерционную навигацию.Кембриджский университет, компьютерная лаборатория, UCAM-CL-TR-696.

Chatila, R. & Laumond, JP (1985). Положение ссылки и последовательное мировое моделирование для мобильных роботов.В материалах Международной конференции IEEE 1985 года по робототехнике и автоматизации(Том 2, с. 138-145). IEEE.