Инерциаль навигация нәрсә ул?
Инерциаль навигация нигезләре
Инерциаль навигациянең төп принциплары башка навигация ысулларына охшаш. Ул төп мәгълүматны, шул исәптән башлангыч позицияне, башлангыч ориентацияне, һәр моментта хәрәкәт юнәлешен һәм ориентациясен алуга һәм ориентация һәм позиция кебек навигация параметрларын төгәл билгеләү өчен бу мәгълүматларны (математик интеграция операцияләренә охшаш) прогрессив рәвештә интеграцияләүгә нигезләнә.
Инерциаль навигациядә сенсорларның роле
Хәрәкәт итүче объектның агымдагы ориентациясе (позициясе) һәм позициясе турында мәгълүмат алу өчен, инерциаль навигация системалары төп сенсорлар җыелмасын куллана, алар, нигездә, акселерометрлар һәм гироскоплардан тора. Бу сенсорлар инерциаль белешмә системасында ташучының почмак тизлеген һәм тизләнешен үлчиләр. Аннары мәгълүматлар тизлек һәм чагыштырма позиция турында мәгълүмат алу өчен интеграцияләнә һәм вакыт узу белән эшкәртелә. Аннары бу мәгълүмат башлангыч позиция мәгълүматлары белән берлектә навигация координата системасына үзгәртелә, бу ташучының агымдагы урнашуын билгеләү белән тәмамлана.
Инерциаль навигация системаларының эш принциплары
Инерциаль навигация системалары үз-үзен тәэмин итүче, эчке ябык цикллы навигация системалары буларак эшли. Алар йөртүче хәрәкәте вакытында хаталарны төзәтү өчен реаль вакыт режимындагы тышкы мәгълүмат яңартуларына таянмыйлар. Шуңа күрә, кыска вакытлы навигация бурычлары өчен бердәм инерциаль навигация системасы яраклы. Озак вакытлы операцияләр өчен, тупланган эчке хаталарны вакыт-вакыт төзәтү өчен, аны башка навигация ысуллары, мәсәлән, юлдаш нигезендәге навигация системалары белән берләштерергә кирәк.
Инерциаль навигациянең яшеренлеге
Заманча навигация технологияләрендә, шул исәптән күк йөзендә навигация, юлдаш навигациясе һәм радио навигациясендә, инерциаль навигация автоном буларак аерылып тора. Ул тышкы мохиткә сигналлар җибәрми һәм күк объектларына яки тышкы сигналларга бәйле түгел. Нәтиҗәдә, инерциаль навигация системалары иң югары дәрәҗәдәге яшеренлек тәкъдим итә, бу аларны иң югары конфиденциальлек таләп итә торган кушымталар өчен идеаль итә.
Инерциаль навигациянең рәсми билгеләмәсе
Инерциаль навигация системасы (INS) - гироскоплар һәм акселерометрларны сенсор буларак куллана торган навигация параметрларын бәяләү системасы. Система, гироскоплар чыгышына нигезләнеп, навигация координатлар системасын булдыра, шул ук вакытта акселерометрлар чыгышын кулланып, навигация координатлар системасын урнаштыра, навигация координатлар системасында ташучының тизлеген һәм урнашуын исәпләп чыгара.
Инерциаль навигациянең кулланылышы
Инерциаль технология төрле өлкәләрдә, шул исәптән аэрокосмик, авиация, диңгез, нефть разведкасы, геодезия, океанографик тикшеренүләр, геологик бораулау, робототехника һәм тимер юл системаларында киң кулланылыш тапты. Алга киткән инерциаль сенсорлар барлыкка килү белән, инерциаль технология үзенең файдалылыгын автомобиль сәнәгатенә һәм медицина электрон җайланмаларына, башка өлкәләргә дә киңәйтте. Куллану даирәсенең киңәюе инерциаль навигациянең күп кушымталар өчен югары төгәллекле навигация һәм позицияләү мөмкинлекләрен тәэмин итүдә барган саен мөһим роль уйнавын күрсәтә.
Инерциаль юнәлеш бирүнең төп компоненты:Оптик җепсел гироскоп
Оптик җепсел гироскопларына кереш
Инерциаль навигация системалары үзләренең төп компонентларының төгәллегенә һәм төгәллегенә нык таяна. Бу системаларның мөмкинлекләрен сизелерлек арттырган шундый компонентларның берсе - оптик җепсел гироскоп (FOG). FOG - ташучының почмак тизлеген гаҗәеп төгәллек белән үлчәүдә төп роль уйный торган мөһим сенсор.
Оптик җепсел гироскоп белән эшләү
FOGлар Sagnac эффекты принцибы буенча эшли, бу лазер нурын ике аерым юлга бүлүне үз эченә ала, бу аңа спираль-оптик элмәк буйлап капма-каршы юнәлешләрдә хәрәкәт итәргә мөмкинлек бирә. FOG белән берләштерелгән ташучы әйләнгәндә, ике нур арасындагы хәрәкәт вакыты аермасы ташучының әйләнүенең почмак тизлегенә пропорциональ. Бу вакыт тоткарлыгы, Sagnac фаза күчеше дип атала, аннары төгәл үлчәнә, бу FOGга ташучының әйләнүе турында төгәл мәгълүмат бирергә мөмкинлек бирә.
Оптик җепсел гироскопның принцибы фотодетектордан яктылык нурын чыгаруны үз эченә ала. Бу яктылык нуры бер очыннан керә һәм икенче очыннан чыга. Аннары ул оптик элмәк аша үтә. Төрле юнәлешләрдән килгән ике яктылык нуры элмәккә керә һәм әйләнеп үткәннән соң когерент суперпозицияне тәмамлый. Кире кайткан яктылык яктылык чыгаручы диодка (LED) кире керә, ул аның интенсивлыгын ачыклау өчен кулланыла. Оптик җепсел гироскопның принцибы гади булып күренсә дә, иң мөһим кыенлык ике яктылык нурының оптик юл озынлыгына тәэсир итүче факторларны бетерүдә. Бу - оптик җепсел гироскопларны эшләүдә очрый торган иң мөһим мәсьәләләрнең берсе.
1: суперлюминесцент диод 2: фотодетектор диоды
3. яктылык чыганагы тоташтыргычы 4.җепселле боҗра тоташтыргычы 5. оптик җепселле боҗра
Оптик җепсел гироскопларның өстенлекләре
FOGлар инерциаль навигация системаларында бик кыйммәтле булган берничә өстенлек бирә. Алар үзләренең гаҗәеп төгәллеге, ышанычлылыгы һәм ныклыгы белән дан тота. Механик гироскоплардан аермалы буларак, FOGларда хәрәкәтләнүче өлешләр юк, бу тузу һәм ертылу куркынычын киметә. Моннан тыш, алар бәрелүгә һәм тибрәнүгә чыдам, бу аларны аэрокосмик һәм оборона кушымталары кебек катлаулы мохитләр өчен идеаль итә.
Инерциаль навигациядә оптик җепсел гироскопларын интеграцияләү
Инерциаль навигация системалары югары төгәллеге һәм ышанычлылыгы аркасында FOGларны ешрак куллана башлый. Бу гироскоплар ориентацияне һәм позицияне төгәл билгеләү өчен кирәкле мөһим почмак тизлеген үлчәүне тәэмин итә. FOGларны гамәлдәге инерциаль навигация системаларына интеграцияләү аша операторлар навигация төгәллеген яхшырту мөмкинлегеннән файдалана алалар, бигрәк тә бик төгәллек кирәк булган очракларда.
Инерциаль навигациядә оптик җепсел гироскопларның кулланылышы
FOG'ларны кертү төрле өлкәләрдә инерциаль навигация системаларының кулланылышын киңәйтте. Аэрокосмик һәм авиациядә FOG белән җиһазландырылган системалар очкычлар, дроннар һәм космик аппаратлар өчен төгәл навигация чишелешләре тәкъдим итә. Алар шулай ук диңгез навигациясендә, геологик тикшеренүләрдә һәм алдынгы робототехникада киң кулланыла, бу исә бу системаларның югарырак җитештерүчәнлек һәм ышанычлылык белән эшләвенә мөмкинлек бирә.
Оптик җепсел гироскопларның төрле структура вариантлары
Оптик җепсел гироскоплар төрле структураль конфигурацияләрдә була, хәзерге вакытта инженерия өлкәсенә кергән төп гироскоп -ябык контурлы поляризацияне саклаучы оптик җепсел гироскопыБу гироскопның нигезендә ... тора.поляризацияне саклаучы җепсел элмәге, поляризацияне саклаучы җепселләрдән һәм төгәл эшләнгән каркастан тора. Бу элмәкнең төзелеше дүрт катлы симметрик урату ысулын үз эченә ала, ул каты хәлдәге җепсел элмәк катушкасын формалаштыру өчен уникаль герметик гель белән тулыландырылган.
Төп үзенчәлекләреПоляризацияне саклаучы оптик җепсел Gел катушкасы
▶Уникаль рамка дизайны:Гироскоп элмәкләре төрле поляризацияне саклап торучы җепселләрне җиңел урнаштыра торган үзенчәлекле рамка дизайнына ия.
▶Дүрт катлы симметрик урату техникасы:Дүрт катлы симметрик урату техникасы Шупе эффектын минимальләштерә, төгәл һәм ышанычлы үлчәүләрне тәэмин итә.
▶Алдынгы герметик гель материалы:Алдынгы герметик гель материалларын куллану, уникаль катыру техникасы белән берлектә, тибрәнүләргә каршы торучанлыкны арттыра, бу гироскоп элмәкләрен катлаулы мохиттә куллану өчен идеаль итә.
▶Югары температура когерентлыгы тотрыклылыгы:Гироскоп элмәкләре югары температура когерентлыгы тотрыклылыгы күрсәтә, хәтта төрле җылылык шартларында да төгәллекне тәэмин итә.
▶Гадиләштерелгән җиңел рамка:Гироскоп элмәкләре гади, ләкин җиңел рамка белән эшләнгән, бу югары эшкәртү төгәллеген гарантияли.
▶ Даими рәвештә урату процессы:Урау процессы тотрыклы булып кала, төрле төгәл оптик җепсел гироскоплары таләпләренә җайлаша.
Сылтама
Гроувс, ПД (2008). Инерциаль навигациягә кереш.Навигация журналы, 61(1), 13-28.
Эль-Шейми, Н., Хоу, Х., һәм Ниу, Х. (2019). Навигация кушымталары өчен инерциаль сенсорлар технологияләре: заманча казанышлар.Спутник навигациясе, 1(1), 1-15.
Вудман, ОДЖ (2007). Инерциаль навигациягә кереш.Кембридж университеты, Компьютер лабораториясе, UCAM-CL-TR-696.
Чатила, Р., һәм Лаумонд, Дж.П. (1985). Мобиль роботлар өчен позицияләргә сылтама һәм эзлекле дөнья модельләштерү.1985 елгы IEEE робототехника һәм автоматизация буенча халыкара конференция материалларында(2 нче том, 138-145 нче битләр). IEEE.
Бушлай консультация кирәкме?
МИНЕМ ПРОЕКТЛАРЫМНЫҢ КАЙБЕРЛӘРЕ
МИН ӨЛЕШ КҮШКӘН ГАҖӘП ӘСӘРЛӘР. ГОРУРЛАНЫП!
