Wat is traagheidsnavigasie?
Grondbeginsels van traagheidsnavigasie
Die fundamentele beginsels van traagheidsnavigasie is soortgelyk aan dié van ander navigasiemetodes. Dit maak staat op die verkryging van sleutelinligting, insluitend die aanvanklike posisie, aanvanklike oriëntasie, die rigting en oriëntasie van beweging op elke oomblik, en om hierdie data geleidelik te integreer (analoog aan wiskundige integrasiebewerkings) om presies die navigasieparameters, soos oriëntasie en posisie, te bepaal.
Die rol van sensors in traagheidsnavigasie
Om die huidige oriëntasie (houding) en posisie -inligting van 'n bewegende voorwerp te verkry, gebruik traagheidsnavigasiestelsels 'n stel kritieke sensors, hoofsaaklik bestaan uit versnellingsmeters en gyroskope. Hierdie sensors meet hoeksnelheid en versnelling van die draer in 'n traagheidsverwysingsraam. Die data word dan mettertyd geïntegreer en verwerk om snelheid en relatiewe posisie -inligting af te lei. Vervolgens word hierdie inligting in die navigasiekoördinaatstelsel omskep, in samewerking met die aanvanklike posisie -data, wat uitloop op die bepaling van die huidige ligging van die vervoerder.
Operasiebeginsels van traagheidsnavigasiestelsels
Traagheidsnavigasiestelsels werk as selfstandige, interne geslote lus-navigasiestelsels. Hulle vertrou nie op intydse eksterne data-opdaterings om foute tydens die beweging van die vervoerder reg te stel nie. As sodanig is 'n enkele traagheidsnavigasiestelsel geskik vir navigasietake met kort duur. Vir langdurasiebewerkings moet dit gekombineer word met ander navigasiemetodes, soos satellietgebaseerde navigasiestelsels, om die opgehoopte interne foute periodiek reg te stel.
Die verbergbaarheid van traagheidsnavigasie
In moderne navigasietegnologieë, insluitend hemelse navigasie, satellietnavigasie en radionavigasie, is traagheidsnavigasie as outonoom. Dit gee nie seine na die eksterne omgewing nie, en hang ook nie van hemelse voorwerpe of eksterne seine nie. Gevolglik bied traagheidsnavigasiestelsels die hoogste vlak van verbergbaarheid, wat dit ideaal maak vir toepassings wat die grootste vertroulikheid vereis.
Amptelike definisie van traagheidsnavigasie
Traagheidsnavigasiestelsel (INS) is 'n beramingstelsel vir navigasieparameter wat gyroskope en versnellingsmeters as sensors gebruik. Die stelsel, gebaseer op die uitset van gyroskope, vestig 'n navigasiekoördinaatstelsel, terwyl die uitset van versnellingsmeters gebruik word om die snelheid en posisie van die draer in die navigasiekoördinaatstelsel te bereken.
Aansoeke van traagheidsnavigasie
Traagheidstegnologie het wye toepassings in verskillende domeine gevind, waaronder lug- en ruimtevaart, lugvaart, maritieme, petroleumverkenning, geodesie, oseanografiese opnames, geologiese boorwerk, robotika en spoorwegstelsels. Met die koms van gevorderde traagheidsensors het traagheidstegnologie sy nut tot die motorbedryf en mediese elektroniese toestelle, onder andere, uitgebrei. Hierdie groeiende omvang van toepassings onderstreep die toenemende belangrike rol van traagheidsnavigasie in die verskaffing van hoë-presisie-navigasie- en posisioneringsvermoëns vir 'n menigte toepassings.
Die kernkomponent van traagheidsvoorligting:Veseloptiese gyroscoop
Inleiding tot veseloptiese gyroskope
Traagheidsnavigasiestelsels vertrou baie op die akkuraatheid en akkuraatheid van hul kernkomponente. Een so 'n komponent wat die vermoëns van hierdie stelsels aansienlik verbeter het, is die veseloptiese gyroscoop (FOG). Mis is 'n kritieke sensor wat 'n belangrike rol speel in die meting van die hoeksnelheid van die draer met merkwaardige akkuraatheid.
Veseloptiese gyroscoop werking
Mis werk volgens die beginsel van SAGNAC -effek, wat behels dat 'n laserstraal in twee afsonderlike paaie verdeel word, waardeur dit in teenoorgestelde rigtings langs 'n opgerolde veseloptiese lus kan beweeg. As die draer, ingebed met die mis, draai, is die verskil in reistyd tussen die twee balke eweredig aan die hoeksnelheid van die draer se rotasie. Hierdie tydvertraging, bekend as die SAGNAC -fase -verskuiwing, word dan presies gemeet, wat die mis in staat stel om akkurate gegewens rakende die draer se rotasie te verskaf.
Die beginsel van 'n veseloptiese gyroscoop behels die uitstoot van 'n ligstraal uit 'n fotodetektor. Hierdie ligstraal gaan deur 'n koppelaar, kom van die een kant af en gaan uit 'n ander. Dit beweeg dan deur 'n optiese lus. Twee ligstrale, wat uit verskillende rigtings kom, gaan die lus in en voltooi 'n samehangende superposisie nadat hy rondgesirkel het. Die terugkerende lig betree weer 'n lig-emitterende diode (LED), wat gebruik word om die intensiteit daarvan op te spoor. Alhoewel die beginsel van 'n veseloptiese gyroskoop eenvoudig kan lyk, lê die belangrikste uitdaging in die uitskakeling van faktore wat die optiese baanlengte van die twee ligbalke beïnvloed. Dit is een van die mees kritieke kwessies wat die ontwikkeling van veseloptiese gyroskope in die gesig staar.
1 ： Superluminescerende diode 2 ： Fotodetektor diode
3.Lig bronkoppelaar 4.veselringkoppelaar 5. Optiese veselring
Voordele van veseloptiese gyroskope
FOGS bied verskeie voordele wat hulle van onskatbare waarde maak in traagheidsnavigasiestelsels. Hulle is bekend vir hul besonderse akkuraatheid, betroubaarheid en duursaamheid. Anders as meganiese gyros, het mis geen bewegende dele nie, wat die risiko van slytasie verminder. Daarbenewens is hulle bestand teen skok en vibrasie, wat hulle ideaal maak vir veeleisende omgewings soos lugvaart- en verdedigingsaansoeke.
Integrasie van veseloptiese gyroskope in traagheidsnavigasie
Intertiese navigasiestelsels bevat toenemend mis as gevolg van hul hoë presisie en betroubaarheid. Hierdie gyroskope bied die deurslaggewende hoeksnelheidsmetings wat benodig word vir die akkurate bepaling van die oriëntasie en posisie. Deur mis in die bestaande traagheidsnavigasiestelsels te integreer, kan operateurs voordeel trek uit verbeterde navigasie -akkuraatheid, veral in situasies waar uiterste presisie nodig is.
Toepassings van veseloptiese gyroskope in traagheidsnavigasie
Die insluiting van FOGS het die toepassings van traagheidsnavigasiestelsels oor verskillende domeine uitgebrei. In lugvaart en lugvaart bied mis-toegeruste stelsels presiese navigasie-oplossings vir vliegtuie, drones en ruimtetuie. Dit word ook breedvoerig gebruik in maritieme navigasie, geologiese opnames en gevorderde robotika, wat hierdie stelsels in staat stel om met verbeterde werkverrigting en betroubaarheid te werk.
Verskillende strukturele variante van veseloptiese gyroskope
Veseloptiese gyroskope kom in verskillende strukturele konfigurasies, met die oorheersende een wat tans die gebied van ingenieurswese betreegeslote lus polarisasie-onderhouende veseloptiese gyroscoop. In die kern van hierdie gyroscoop is diePolarisasie-onderhouende vesellus, wat bestaan uit polarisasie-onderhoude vesels en 'n presies ontwerpte raamwerk. Die konstruksie van hierdie lus behels 'n viervoudige simmetriese kronkelingsmetode, aangevul deur 'n unieke seëlgel om 'n vaste toestand vesellusspoel te vorm.
Belangrike kenmerke vanPolarisasie-onderhouende veseloptiese Gyro spoel
▶ Unieke raamwerkontwerp:Die gyroscoop-lusse het 'n kenmerkende raamwerkontwerp wat verskillende soorte polarisasie-onderhoude vesels met gemak kan akkommodeer.
▶ Viervoudige simmetriese wikkelingstegniek:Die viervoudige simmetriese wikkelingstegniek verminder die shupe -effek, wat presiese en betroubare metings verseker.
▶ Gevorderde verseëlinggelmateriaal:Die gebruik van gevorderde verseëlingsgelmateriaal, gekombineer met 'n unieke uithardingstegniek, verhoog die weerstand teen vibrasies, wat hierdie gyroscoop -lusse ideaal maak vir toepassings in veeleisende omgewings.
▶ Hoë temperatuur koherensie stabiliteit:Die gyroscoop -lusse vertoon stabiliteit met 'n hoë temperatuur, wat akkuraatheid verseker, selfs in verskillende termiese toestande.
▶ Vereenvoudigde liggewigraamwerk:Die gyroscoop -lusse is ontwerp met 'n eenvoudige dog liggewig raamwerk, wat 'n hoë verwerking van akkuraatheid waarborg.
▶ Konsekwente kronkelingsproses:Die kronkelproses bly stabiel en pas aan by die vereistes van verskillende presisie -veseloptiese gyroskope.
Getuigskrif
Groves, PD (2008). Inleiding tot traagheidsnavigasie.The Journal of Navigation, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Traagheidsensors -tegnologieë vir navigasie -toepassings: moderne.Satellietnavigasie, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). 'N Inleiding tot traagheidsnavigasie.Universiteit van Cambridge, Computer Laboratory, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Posisieverwysing en konsekwente wêreldmodellering vir mobiele robotte.In Proceedings of the 1985 IEEE International Conference on Robotics and Automation(Vol. 2, pp. 138-145). IEEE.
Het u 'n gratis konsulasie nodig?
Sommige van my projekte
Awesome werke waaraan ek bygedra het. Trots!
