X'inhi navigazzjoni inerzjali?
Fundamentali ta 'navigazzjoni inerzjali
Il-prinċipji fundamentali tan-navigazzjoni inerzjali huma simili għal dawk ta 'metodi oħra ta' navigazzjoni. Jiddependi fuq l-akkwist ta 'informazzjoni ewlenija, inkluża l-pożizzjoni inizjali, l-orjentazzjoni inizjali, id-direzzjoni u l-orjentazzjoni tal-moviment f'kull mument, u tintegra progressivament din id-dejta (analogu għal operazzjonijiet ta' integrazzjoni matematika) biex tiddetermina b'mod preċiż il-parametri ta 'navigazzjoni, bħal orjentazzjoni u pożizzjoni.
Ir-rwol tas-sensuri fin-navigazzjoni inerzjali
Sabiex tinkiseb l-orjentazzjoni attwali (attitudni) u l-informazzjoni dwar il-pożizzjoni ta 'oġġett li jiċċaqlaq, sistemi ta' navigazzjoni inerzjali jimpjegaw sett ta 'sensuri kritiċi, li jikkonsistu primarjament minn aċċellerometri u ġiroskopji. Dawn is-sensuri jkejlu l-veloċità angolari u l-aċċellerazzjoni tat-trasportatur f'qafas ta 'referenza inerzjali. Id-dejta hija mbagħad integrata u pproċessata maż-żmien biex tkun derivata l-veloċità u l-informazzjoni tal-pożizzjoni relattiva. Sussegwentement, din l-informazzjoni tiġi trasformata fis-sistema ta 'koordinati tan-navigazzjoni, flimkien mad-dejta tal-pożizzjoni inizjali, li tikkonkludi fid-determinazzjoni tal-lok attwali tat-trasportatur.
Prinċipji ta 'Operazzjoni ta' Sistemi ta 'Navigazzjoni Inerzjali
Sistemi ta 'navigazzjoni inerzjali joperaw bħala sistemi ta' navigazzjoni b'ċirkwit magħluq intern. Huma ma jiddependux fuq aġġornamenti ta 'dejta esterna f'ħin reali biex jikkoreġu żbalji waqt il-moviment tat-trasportatur. Bħala tali, sistema ta 'navigazzjoni inerzjali waħda hija adattata għal kompiti ta' navigazzjoni ta 'durazzjoni qasira. Għal operazzjonijiet fit-tul, għandu jkun ikkombinat ma 'metodi oħra ta' navigazzjoni, bħal sistemi ta 'navigazzjoni bbażati fuq is-satellita, biex perjodikament jikkoreġi l-iżbalji interni akkumulati.
Il-ħabi tan-navigazzjoni inerzjali
Fit-teknoloġiji moderni tan-navigazzjoni, inklużi navigazzjoni ċelesti, navigazzjoni bis-satellita, u navigazzjoni bir-radju, in-navigazzjoni inerzjali tispikka bħala awtonoma. La jarmi sinjali għall-ambjent estern u lanqas jiddependi fuq oġġetti ċelesti jew sinjali esterni. Konsegwentement, is-sistemi ta 'navigazzjoni inerzjali joffru l-ogħla livell ta' ħabi, li jagħmluhom ideali għal applikazzjonijiet li jeħtieġu l-akbar kunfidenzjalità.
Definizzjoni uffiċjali ta 'navigazzjoni inerzjali
Sistema ta 'navigazzjoni inerzjali (INS) hija sistema ta' stima tal-parametru tan-navigazzjoni li timpjega ġiroskopji u aċċellerometri bħala sensuri. Is-sistema, ibbażata fuq il-produzzjoni tal-ġiroskopji, tistabbilixxi sistema ta 'koordinati ta' navigazzjoni waqt li tuża l-output ta 'aċċellerometri biex tikkalkula l-veloċità u l-pożizzjoni tat-trasportatur fis-sistema ta' koordinati tan-navigazzjoni.
Applikazzjonijiet ta 'navigazzjoni inerzjali
Teknoloġija inerzjali sabet applikazzjonijiet wiesgħa f’diversi oqsma, inklużi aerospazjali, avjazzjoni, marittima, esplorazzjoni tal-pitrolju, ġeodesija, stħarriġ oċeanografiku, tħaffir ġeoloġiku, robotika, u sistemi tal-ferrovija. Bil-miġja ta 'sensuri inerzjali avvanzati, it-teknoloġija inerzjali estendiet l-utilità tagħha għall-industrija tal-karozzi u apparat elettroniku mediku, fost oqsma oħra. Dan l-ambitu li qed jespandi ta 'applikazzjonijiet jenfasizza r-rwol dejjem aktar ċentrali ta' navigazzjoni inerzjali fl-għoti ta 'kapaċitajiet ta' navigazzjoni u pożizzjonament ta 'preċiżjoni għolja għal numru kbir ta' applikazzjonijiet.
Il-komponent ewlieni tal-gwida inerzjali:Ġiroskopju tal-fibra ottika
Introduzzjoni għal ġiroskopji tal-fibra ottika
Sistemi ta 'navigazzjoni inerzjali jiddependu ħafna fuq l-eżattezza u l-preċiżjoni tal-komponenti ewlenin tagħhom. Komponent wieħed bħal dan li tejjeb b'mod sinifikanti l-kapaċitajiet ta 'dawn is-sistemi huwa l-ġiroskopju tal-fibra ottika (FOG). Iċ-ċpar huwa sensur kritiku li għandu rwol ċentrali fil-kejl tal-veloċità angolari tat-trasportatur bi preċiżjoni notevoli.
Operazzjoni tal-Ġiroskopju tal-Fibra Ottika
Iċ-ċpar jopera fuq il-prinċipju tal-effett Sagnac, li jinvolvi li jinqasam raġġ tal-lejżer f'żewġ mogħdijiet separati, li jippermettilha tivvjaġġa f'direzzjonijiet opposti tul ċirku tal-fibra ottika mkebba. Meta t-trasportatur, inkorporat maċ-ċpar, idur, id-differenza fil-ħin tal-ivvjaġġar bejn iż-żewġ travi hija proporzjonali għall-veloċità angolari tar-rotazzjoni tat-trasportatur. Dan id-dewmien, magħruf bħala l-bidla tal-fażi SAGNAC, imbagħad jitkejjel b'mod preċiż, li jippermetti liċ-ċpar jipprovdi dejta preċiża rigward ir-rotazzjoni tat-trasportatur.
Il-prinċipju ta 'ġiroskopju tal-fibra ottika jinvolvi li jarmu raġġ ta' dawl minn fotodetettur. Dan ir-raġġ tad-dawl jgħaddi minn coupler, jidħol minn tarf wieħed u joħroġ minn ieħor. Imbagħad jivvjaġġa permezz ta 'linja ottika. Żewġ travi ta 'dawl, li ġejjin minn direzzjonijiet differenti, jidħlu fil-linja u jimlew superpożizzjoni koerenti wara li jdawru. Id-dawl li jirritorna jerġa 'jidħol f'dijodu li jarmi d-dawl (LED), li jintuża biex jikxef l-intensità tiegħu. Filwaqt li l-prinċipju ta 'ġiroskopju tal-fibra ottika jista' jidher sempliċi, l-isfida l-iktar sinifikanti tinsab fl-eliminazzjoni tal-fatturi li jaffettwaw it-tul tal-passaġġ ottiku taż-żewġ travi tad-dawl. Din hija waħda mill-iktar kwistjonijiet kritiċi li ffaċċjaw fl-iżvilupp ta 'ġiroskopji tal-fibra ottika.
1 ： Diode superluminescent 2 ： Diode Photodetector
3.Light Source Coupler 4.Coupler taċ-ċirku tal-fibra 5. Ċirku tal-fibra optical
Vantaġġi ta 'ġiroskopji tal-fibra ottika
Iċ-ċpar joffru bosta vantaġġi li jagħmluhom imprezzabbli f'sistemi ta 'navigazzjoni inerzjali. Huma magħrufa għall-eżattezza eċċezzjonali, l-affidabbiltà u d-durabilità tagħhom. B'differenza mill-ġiros mekkaniċi, iċ-ċpar m'għandhom l-ebda partijiet li jiċċaqalqu, u jnaqqsu r-riskju ta 'kedd. Barra minn hekk, huma reżistenti għal xokk u vibrazzjoni, li jagħmluhom ideali għal ambjenti eżiġenti bħal applikazzjonijiet aerospazjali u difiża.
Integrazzjoni ta 'ġiroskopji tal-fibra ottika fin-navigazzjoni inerzjali
Sistemi ta 'navigazzjoni inerzjali qed jinkorporaw dejjem aktar iċ-ċpar minħabba l-preċiżjoni u l-affidabbiltà għolja tagħhom. Dawn il-ġiroskopji jipprovdu l-kejl tal-veloċità angolari kruċjali meħtieġa għad-determinazzjoni preċiża tal-orjentazzjoni u l-pożizzjoni. Billi jintegraw iċ-ċpar fis-sistemi ta 'navigazzjoni inerzjali eżistenti, l-operaturi jistgħu jibbenefikaw minn eżattezza ta' navigazzjoni mtejba, speċjalment f'sitwazzjonijiet fejn hija meħtieġa preċiżjoni estrema.
Applikazzjonijiet ta 'ġiroskopji tal-fibra ottika fin-navigazzjoni inerzjali
L-inklużjoni taċ-ċpar espandiet l-applikazzjonijiet ta 'sistemi ta' navigazzjoni inerzjali f'diversi oqsma. Fl-ajruspazju u l-avjazzjoni, sistemi mgħammra biċ-ċpar joffru soluzzjonijiet ta 'navigazzjoni preċiżi għal inġenji ta' l-ajru, drones, u vettura spazjali. Huma wkoll użati b'mod estensiv fin-navigazzjoni marittima, stħarriġ ġeoloġiku, u robotika avvanzata, li jippermettu dawn is-sistemi joperaw b'rendiment u affidabilità mtejba.
Varjanti strutturali differenti ta 'ġiroskopji tal-fibra ottika
Il-ġiroskopji tal-fibra ottika jidħlu f'diversi konfigurazzjonijiet strutturali, bil-predominanti li bħalissa qed jidħol fl-isfera ta 'l-inġinerija huwaPolarizzazzjoni b'ċirkwit magħluq li tittieħed ġiroskopju tal-fibra ottika- Fil-qalba ta 'dan il-ġiroskopju hemmLoop tal-fibra li jbatu mill-polarizzazzjoni, li jinkludi fibri li jżommu l-polarizzazzjoni u qafas iddisinjat b'mod preċiż. Il-kostruzzjoni ta 'din il-linja tinvolvi metodu ta' l-istralċ simmetriku b'erba 'darbiet, issupplimentat minn ġel tas-siġillar uniku biex jifforma kolja tal-linja tal-fibra fi stat solidu.
Karatteristiċi ewlenin ta 'Polarizzazzjoni li t-teħid tal-fibra ottika gyro coil
▶ Disinn ta 'qafas uniku:Il-linji tal-ġiroskopju għandhom disinn ta 'qafas distintiv li jakkomoda diversi tipi ta' fibri li jżommu l-polarizzazzjoni bil-ħeffa.
▶ Teknika ta 'l-istralċ simmetrika b'erba' darbiet:It-teknika ta 'l-istralċ simmetrika b'erba' darbiet timminimizza l-effett ta 'shupe, u tiżgura kejl preċiż u affidabbli.
▶ Materjal tal-ġel tas-siġillar avvanzat:L-impjieg ta 'materjali tal-ġel tas-siġillar avvanzati, flimkien ma' teknika ta 'tqaddid unika, itejjeb ir-reżistenza għall-vibrazzjonijiet, u jagħmel dawn il-linji tal-ġiroskopju ideali għal applikazzjonijiet f'ambjenti eżiġenti.
▶ Stabbiltà ta 'koerenza ta' temperatura għolja:Il-linji tal-ġiroskopju juru stabbiltà ta 'koerenza ta' temperatura għolja, li jiżguraw eżattezza anke f'kundizzjonijiet termali li jvarjaw.
▶ Qafas ħafif simplifikat:Il-linji tal-ġiroskopju huma mfassla b'qafas sempliċi iżda ħafif, li jiggarantixxi preċiżjoni għolja fl-ipproċessar.
▶ Proċess ta 'stralċ konsistenti:Il-proċess ta 'l-istralċ jibqa' stabbli, jadatta għar-rekwiżiti ta 'diversi ġiroskopji ta' fibra ottika ta 'preċiżjoni.
Referenza
Groves, PD (2008). Introduzzjoni għan-navigazzjoni inerzjali.Il-Ġurnal tan-Navigazzjoni, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Teknoloġiji tas-Sensers Inerzjali għal Applikazzjonijiet ta 'Navigazzjoni: State of the Art.Navigazzjoni bis-satellita, 1(1), 1-15.
Woodman, ĠU (2007). Introduzzjoni għal navigazzjoni inerzjali.Università ta ’Cambridge, Laboratorju tal-Kompjuter, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Pożizzjoni li tirreferi u mmudellar tad-dinja konsistenti għal robots mobbli.Fil-Proċedimenti tal-Konferenza Internazzjonali tal-IEEE tal-1985 dwar ir-Robotika u l-Awtomazzjoni(Vol. 2, pp. 138-145). IEEE.
Għandek bżonn konsulazzjoni b'xejn?
Uħud mill-proġetti tiegħi
Xogħlijiet tal-biża 'li kont ikkontribwixxejt għalihom. Kburi!
