Инерциялык навигация деген эмне?
Инерциялык навигациянын негиздери
Инерциялык навигациянын негизги принциптери башка навигация ыкмаларынын принциптерине окшош. Ал ар бир учурда баштапкы абалды, баштапкы багытты, кыймылдын багытын жана багытын камтыган негизги маалыматты алууга жана багыт жана абал сыяктуу навигация параметрлерин так аныктоо үчүн бул маалыматтарды (математикалык интеграциялоо операцияларына окшош) акырындык менен интеграциялоого негизделген.
Инерциялык навигациядагы сенсорлордун ролу
Кыймылдагы объекттин учурдагы багыты (багыты) жана абалы жөнүндө маалымат алуу үчүн инерциялык навигация системалары негизинен акселерометрлерден жана гироскоптордон турган маанилүү сенсорлордун жыйындысын колдонот. Бул сенсорлор инерциялык эталондук алкактагы алып жүрүүчүнүн бурчтук ылдамдыгын жана ылдамдануусун өлчөйт. Андан кийин маалыматтар интеграцияланып, убакыттын өтүшү менен ылдамдык жана салыштырмалуу абал жөнүндө маалымат алуу үчүн иштетилет. Андан кийин, бул маалымат баштапкы абал маалыматтары менен бирге навигациялык координаттар системасына айландырылат, бул алып жүрүүчүнүн учурдагы жайгашкан жерин аныктоо менен аяктайт.
Инерциялык навигация системаларынын иштөө принциптери
Инерциялык навигация системалары өзүнчө, ички жабык циклдүү навигация системалары катары иштейт. Алар ташуучунун кыймылы учурунда каталарды оңдоо үчүн реалдуу убакыттагы тышкы маалыматтарды жаңыртууга таянбайт. Ошондуктан, бирдиктүү инерциялык навигация системасы кыска мөөнөттүү навигациялык тапшырмалар үчүн ылайыктуу. Узак мөөнөттүү операциялар үчүн, топтолгон ички каталарды мезгил-мезгили менен оңдоо үчүн, аны спутниктик навигация системалары сыяктуу башка навигация ыкмалары менен айкалыштыруу керек.
Инерциялык навигациянын жашыруундугу
Асман навигациясы, спутниктик навигация жана радио навигация сыяктуу заманбап навигация технологияларында инерциялык навигация автономдуу катары айырмаланат. Ал тышкы чөйрөгө сигналдарды чыгарбайт жана асман объектилерине же тышкы сигналдарга көз каранды эмес. Демек, инерциялык навигация системалары эң жогорку деңгээлдеги жашыруундукту сунуштайт, бул аларды эң жогорку купуялуулукту талап кылган тиркемелер үчүн идеалдуу кылат.
Инерциялык навигациянын расмий аныктамасы
Инерциялык навигация системасы (INS) – бул гироскопторду жана акселерометрлерди сенсор катары колдонгон навигация параметрлерин баалоо системасы. Гироскоптордун чыгышына негизделген система навигациялык координаттар системасын түзөт, ошол эле учурда акселерометрлердин чыгышын колдонуп, навигациялык координаттар системасын түзүп, навигациялык координаттар системасындагы алып жүрүүчүнүн ылдамдыгын жана абалын эсептейт.
Инерциялык навигациянын колдонулушу
Инерциялык технология аэрокосмостук, авиациялык, деңиз, мунай чалгындоо, геодезия, океанографиялык изилдөөлөр, геологиялык бургулоо, робототехника жана темир жол системалары сыяктуу ар кандай тармактарда кеңири колдонулуп келет. Өркүндөтүлгөн инерциялык сенсорлордун пайда болушу менен инерциялык технология өзүнүн пайдалуулугун автомобиль өнөр жайына жана медициналык электрондук аппараттарга, башка тармактарга да кеңейтти. Колдонуу чөйрөсүнүн кеңейиши инерциялык навигациянын көптөгөн колдонмолор үчүн жогорку тактыктагы навигация жана позициялоо мүмкүнчүлүктөрүн камсыз кылуудагы барган сайын маанилүү ролун баса белгилейт.
Инерциялык багыттоонун негизги компоненти:Оптикалык була гироскоп
Була-оптикалык гироскопторго киришүү
Инерциялык навигация системалары өздөрүнүн негизги компоненттеринин тактыгына жана тактыгына абдан көз каранды. Бул системалардын мүмкүнчүлүктөрүн бир кыйла жакшырткан ушундай компоненттердин бири - була-оптикалык гироскоп (FOG). FOG - бул алып жүрүүчүнүн бурчтук ылдамдыгын укмуштуудай тактык менен өлчөөдө чечүүчү ролду ойногон маанилүү сенсор.
Оптикалык була гироскопунун иштеши
FOGлор Сагнак эффектинин принцибине негизделген, ал лазер нурун эки башка жолго бөлүүнү камтыйт, бул анын оролгон була-оптикалык илмек боюнча карама-каршы багытта жылышына мүмкүндүк берет. FOG менен камтылган алып жүрүүчү айланганда, эки нурдун ортосундагы жүрүү убактысынын айырмасы алып жүрүүчүнүн айлануу бурчтук ылдамдыгына пропорционалдуу болот. Сагнак фазасынын жылышы деп аталган бул убакыт кечигүүсү андан кийин так өлчөнөт, бул FOGго алып жүрүүчүнүн айлануусу жөнүндө так маалыматтарды берүүгө мүмкүндүк берет.
Була-оптикалык гироскоптун иштөө принциби фотодетектордон жарык нурун чыгарууну камтыйт. Бул жарык нуру муфта аркылуу өтүп, бир учунан кирип, экинчи учунан чыгат. Андан кийин ал оптикалык цикл аркылуу өтөт. Ар кайсы багыттан келген эки жарык нуру циклге кирип, айлананы айланып өткөндөн кийин когеренттүү суперпозицияны аяктайт. Кайра келген жарык анын интенсивдүүлүгүн аныктоо үчүн колдонулган жарык чыгаруучу диодго (LED) кайрадан кирет. Була-оптикалык гироскоптун иштөө принциби жөнөкөй көрүнгөнү менен, эң маанилүү кыйынчылык эки жарык нурунун оптикалык жолунун узундугуна таасир этүүчү факторлорду жок кылууда турат. Бул була-оптикалык гироскопторду иштеп чыгууда кездешкен эң маанилүү маселелердин бири.
1: суперлюминесценттик диод 2: фотодетектордук диод
3. жарык булагы туташтыргычы 4.була шакекче бириктиргич 5.оптикалык була шакекчеси
Оптикалык була-оптикалык гироскоптордун артыкчылыктары
FOGдор бир нече артыкчылыктарды сунуштайт, бул аларды инерциялык навигация системаларында баа жеткис кылат. Алар өзгөчө тактыгы, ишенимдүүлүгү жана бышыктыгы менен белгилүү. Механикалык гироскоптордон айырмаланып, FOGдордо кыймылдуу бөлүктөрү жок, бул эскирүү жана айрылуу коркунучун азайтат. Мындан тышкары, алар соккуга жана титирөөгө туруктуу, бул аларды аэрокосмостук жана коргонуу колдонмолору сыяктуу татаал чөйрөлөр үчүн идеалдуу кылат.
Инерциялык навигацияга була-оптикалык гироскопторду интеграциялоо
Инерциялык навигация системалары жогорку тактыгы жана ишенимдүүлүгүнөн улам FOG'лорду барган сайын көбүрөөк колдонуп жатышат. Бул гироскоптор багытты жана позицияны так аныктоо үчүн зарыл болгон маанилүү бурчтук ылдамдык өлчөөлөрүн камсыз кылат. FOG'лорду учурдагы инерциялык навигация системаларына интеграциялоо менен, операторлор, айрыкча, өтө тактык зарыл болгон кырдаалдарда, навигациянын тактыгын жакшыртуудан пайда ала алышат.
Инерциялык навигацияда була-оптикалык гироскоптордун колдонулушу
FOGдордун кошулушу инерциялык навигациялык системалардын ар кандай тармактарда колдонулушун кеңейтти. Аэрокосмос жана авиацияда FOG менен жабдылган системалар учактар, дрондор жана космос кемелери үчүн так навигациялык чечимдерди сунуштайт. Алар ошондой эле деңиз навигациясында, геологиялык изилдөөлөрдө жана өнүккөн робототехникада кеңири колдонулат, бул системалардын жогорку өндүрүмдүүлүк жана ишенимдүүлүк менен иштешине мүмкүндүк берет.
Була-оптикалык гироскоптордун ар кандай структуралык варианттары
Була-оптикалык гироскоптор ар кандай структуралык конфигурацияларда болот, алардын ичинен учурда инженерия чөйрөсүнө кирип жаткан негизгисижабык циклдеги поляризацияны сактоочу була-оптикалык гироскопБул гироскоптун өзөгүндө ... жатат.поляризацияны сактоочу була илмеги, поляризацияны сактоочу булаларды жана так иштелип чыккан алкактан турат. Бул циклди куруу төрт эсе симметриялуу ороо ыкмасын камтыйт, ал катуу абалдагы була циклинин катушкасын түзүү үчүн уникалдуу пломбалоочу гель менен толукталат.
Негизги өзгөчөлүктөрүПоляризацияны сактоочу була-оптикалык Gжыл катушкасы
▶ Уникалдуу алкактык дизайн:Гироскоп илмектери ар кандай типтеги поляризацияны кармап туруучу булаларды оңой жайгаштыра турган өзгөчө алкактын дизайнына ээ.
▶Төрт эсе симметриялуу ороо ыкмасы:Төрт катмарлуу симметриялуу ороо ыкмасы Шупе эффектин минималдаштырып, так жана ишенимдүү өлчөөлөрдү камсыз кылат.
▶ Өркүндөтүлгөн герметикалык гель материалы:Өркүндөтүлгөн пломбалоочу гель материалдарын колдонуу уникалдуу айыктыруу ыкмасы менен айкалышып, термелүүгө туруктуулукту жогорулатат, бул гироскоп илмектерин татаал чөйрөлөрдө колдонуу үчүн идеалдуу кылат.
▶Жогорку температурадагы когеренттүүлүктүн туруктуулугу:Гироскоп илмектери жогорку температуралык когеренттүүлүктүн туруктуулугун көрсөтүп, ар кандай жылуулук шарттарында да тактыкты камсыз кылат.
▶Жөнөкөйлөштүрүлгөн жеңил алкак:Гироскоп илмектери жөнөкөй, бирок жеңил алкак менен иштелип чыккан, бул жогорку иштетүү тактыгын кепилдейт.
▶Ырааттуу ороо процесси:Ороо процесси туруктуу бойдон калууда, ар кандай тактыктагы була-оптикалык гироскоптордун талаптарына ылайыкташтырылган.
Шилтеме
Гроувз, П.Д. (2008). Инерциялык навигацияга киришүү.Навигация журналы, 61(1), 13-28.
Эль-Шейми, Н., Хоу, Х., жана Ниу, Х. (2019). Навигация колдонмолору үчүн инерциялык сенсорлордун технологиялары: заманбап.Спутниктик навигация, 1(1), 1-15.
Вудман, О.Ж. (2007). Инерциялык навигацияга киришүү.Кембридж университети, Компьютердик лаборатория, UCAM-CL-TR-696.
Чатила, Р., жана Лаумонд, Ж.П. (1985). Мобилдик роботтор үчүн позицияга шилтеме берүү жана ырааттуу дүйнө моделдөө.1985-жылы IEEE робототехника жана автоматташтыруу боюнча эл аралык конференциясынын материалдарында(2-том, 138-145-беттер). IEEE.
Акысыз консультация керекпи?
МЕНИН АЙРЫМ ДОЛБООРЛОРУМ
МЕН САЛЫМ КОШКОН СООНУН ИШТЕР. СЫЙМЫКТАНУУ МЕНЕН!
