Wat is Inertial Navigation?
Fundamentals of Inertial Navigation
De fûnemintele prinsipes fan inertiale navigaasje binne besibbe oan dy fan oare navigaasjemetoaden. It fertrout op it oernimmen fan wichtige ynformaasje, ynklusyf de earste posysje, inisjele oriïntaasje, de rjochting en oriïntaasje fan beweging op elk momint, en stadichoan yntegrearjen fan dizze gegevens (analooch oan wiskundige yntegraasje operaasjes) om krekt te bepalen navigaasje parameters, lykas oriïntaasje en posysje.
De rol fan sensoren yn inertiale navigaasje
Om de hjoeddeistige oriïntaasje (hâlding) en posysjeynformaasje fan in bewegend objekt te krijen, brûke inertiale navigaasjesystemen in set fan krityske sensoren, foaral besteande út accelerometers en gyroskopen. Dizze sensors mjitte hoeksnelheid en fersnelling fan 'e drager yn in inertial referinsjeframe. De gegevens wurde dan yntegrearre en ferwurke yn 'e rin fan' e tiid om ynformaasje oer snelheid en relative posysje te ûntliene. Dêrnei wurdt dizze ynformaasje omfoarme ta it navigaasjekoördinaatsysteem, yn kombinaasje mei de earste posysjegegevens, dy't kulminearje yn 'e bepaling fan' e hjoeddeistige lokaasje fan 'e ferfierder.
Operaasjeprinsipes fan inertiale navigaasjesystemen
Inertiale navigaasjesystemen wurkje as selsstannige, ynterne navigaasjesystemen mei sletten lus. Se fertrouwe net op realtime eksterne gegevensupdates om flaters te korrigearjen tidens de beweging fan 'e drager. As sadanich is in ienich inertial navigaasjesysteem geskikt foar navigaasjetaken mei koarte doer. Foar operaasjes mei lange doer moat it wurde kombinearre mei oare navigaasjemetoaden, lykas satellyt-basearre navigaasjesystemen, om periodyk de accumulearre ynterne flaters te korrigearjen.
De ferburgenens fan inertiale navigaasje
Yn moderne navigaasjetechnologyen, ynklusyf himelske navigaasje, satellytnavigaasje en radionavigaasje, stiet inertiale navigaasje út as autonoom. It stjoert gjin sinjalen út nei de eksterne omjouwing noch is ôfhinklik fan himelske objekten of eksterne sinjalen. Dêrtroch biede inertiale navigaasjesystemen it heechste nivo fan ferbergberens, wêrtroch se ideaal binne foar applikaasjes dy't de uterste fertroulikens fereaskje.
Offisjele definysje fan Inertial Navigaasje
Inertial Navigation System (INS) is in systeem foar skatting fan navigaasjeparameters dat gyroskopen en accelerometers as sensoren brûkt. It systeem, basearre op de útfier fan gyroskopen, stelt in navigaasjekoördinaatsysteem yn, wylst de útfier fan accelerometers brûkt wurdt om de snelheid en posysje fan 'e drager yn it navigaasjekoördinaatsysteem te berekkenjen.
Applikaasjes fan Inertial Navigaasje
Inertiale technology hat breed tapassingen fûn yn ferskate domeinen, ynklusyf loftfeart, loftfeart, maritime, petroleumferkenning, geodesy, oseanografyske ûndersiken, geologyske boarjen, robotika, en spoarsystemen. Mei de komst fan avansearre inertial sensors, inertial technology hat útwreide syn nut nei de auto yndustry en medyske elektroanyske apparaten, ûnder oare fjilden. Dit útwreide omfang fan tapassingen ûnderstreket de hieltyd mear pivotale rol fan inertiale navigaasje by it leverjen fan navigaasje- en posysjonearringsmooglikheden mei hege presyzje foar in mannichte fan tapassingen.
De kearnkomponint fan inertiale begelieding:Fiber Optic Gyroscope
Yntroduksje ta Fiber Optic Gyroscopes
Inertiale navigaasjesystemen fertrouwe sterk op 'e krektens en krektens fan har kearnkomponinten. Ien sa'n komponint dat de mooglikheden fan dizze systemen signifikant hat ferbettere is de Fiber Optic Gyroscope (FOG). FOG is in krityske sensor dy't in pivotale rol spilet by it mjitten fan de hoeksnelheid fan 'e drager mei opmerklike krektens.
Fiber Optic Gyroscope Operaasje
FOG's operearje op it prinsipe fan Sagnac-effekt, wêrby't it splitsen fan in laserstraal yn twa aparte paden omfettet, wêrtroch it yn tsjinoerstelde rjochtingen kin reizgje lâns in opboude glêstriedlus. As de drager, ynbêde mei de FOG, draait, is it ferskil yn reistiid tusken de twa balken evenredich mei de hoeksnelheid fan 'e rotaasje fan' e drager. Dizze tiidfertraging, bekend as de Sagnac-fazeferskowing, wurdt dan krekt mjitten, wêrtroch de FOG krekte gegevens kin leverje oangeande de rotaasje fan 'e drager.
It prinsipe fan in glêstriedgyroskoop omfettet it útstjoeren fan in ljochtstraal fan in fotodetektor. Dizze ljochtbalke giet troch in koppeling, komt fan ien ein yn en komt út fan in oar. It reizget dan troch in optyske lus. Twa ljochtbalken, dy't út ferskate rjochtingen komme, komme yn 'e lus en foltôgje in gearhingjende superposysje nei't se rûn hawwe. It weromkommende ljocht komt opnij yn in ljocht-emittearjende diode (LED), dy't brûkt wurdt om de yntensiteit te detektearjen. Wylst it prinsipe fan in Fiber Optic gyroscope kin lykje rjochtlinige, leit de meast wichtige útdaging yn elimineren faktoaren dy't beynfloedzje de optyske paad lingte fan de twa ljocht balken. Dit is ien fan 'e meast krityske problemen dy't konfrontearre wurde yn' e ûntwikkeling fan glêstriedgyroskopen.
1: superluminescent diode 2: fotodetektor diode
3.ljocht boarne coupler 4.fiber ring coupler 5.optical fiber ring
Foardielen fan Fiber Optic Gyroscopes
FOG's biede ferskate foardielen dy't se ûnskatber meitsje yn inertiale navigaasjesystemen. Se binne ferneamd om har útsûnderlike krektens, betrouberens en duorsumens. Oars as meganyske gyros hawwe FOG's gjin bewegende dielen, wat it risiko fan slijtage ferminderje. Derneist binne se resistint foar skok en vibraasje, wêrtroch't se ideaal binne foar easken omjouwings lykas loft- en definsjeapplikaasjes.
Yntegraasje fan Fiber Optic Gyroscopes yn Inertial Navigaasje
Inertiale navigaasjesystemen omfetsje hieltyd mear FOG's fanwege har hege presyzje en betrouberens. Dizze gyroskopen leverje de krúsjale mjittingen fan hoeksnelheid dy't nedich binne foar de krekte bepaling fan oriïntaasje en posysje. Troch FOG's te yntegrearjen yn 'e besteande inertiale navigaasjesystemen, kinne operators profitearje fan ferbettere navigaasjenavigaasje, benammen yn situaasjes wêr't ekstreme presyzje nedich is.
Tapassingen fan Fiber Optic Gyroscopes yn Inertial Navigation
It opnimmen fan FOG's hat de tapassingen fan inertiale navigaasjesystemen útwreide oer ferskate domeinen. Yn loft- en loftfeart biede FOG-ynrjochte systemen krekte navigaasjeoplossingen foar fleantugen, drones en romtefarders. Se wurde ek wiidweidich brûkt yn maritime navigaasje, geologyske ûndersiken, en avansearre robotika, wêrtroch dizze systemen kinne operearje mei ferbettere prestaasjes en betrouberens.
Ferskillende strukturele farianten fan Fiber Optic Gyroscopes
Fiberoptyske gyroskopen komme yn ferskate strukturele konfiguraasjes, mei de oerhearskjende dy't op it stuit it ryk fan yngenieur yngiet is desletten-loop polarisaasje-ûnderhâlden glêstried gyroscoop. Yn 'e kearn fan dizze gyroscoop is depolarisaasje-behâlden fiber loop, besteande út polarisaasje-ûnderhâldende fezels en in krekt ûntwurpen ramt. De konstruksje fan dizze lus omfettet in fjouwerfâldige symmetryske wikkelmetoade, oanfolle troch in unike sealing gel om in solid-state fibre loop coil te foarmjen.
Key Features fanPolarisaasje-ûnderhâlden Fiber Optic Gyro Coil
▶ Unyk frameworkûntwerp:De gyroscoop-lussen hawwe in ûnderskiedend ramtûntwerp dat maklik ferskate soarten polarisaasje-ûnderhâldende fezels biedt.
▶ Fjouwerfoldige symmetryske opwikkeltechnyk:De fjouwerfâldige symmetryske wikkeltechnyk minimearret it Shupe-effekt, en soarget foar krekte en betroubere mjittingen.
▶Avansearre Sealing Gel Materiaal:De wurkgelegenheid fan avansearre sealing gel materialen, kombinearre mei in unike curing technyk, fersterket de wjerstân tsjin trillings, wêrtroch't dizze gyroscope loops ideaal foar applikaasjes yn easken omjouwings.
▶ Stabiliteit mei hege temperatuer gearhing:De gyroscooplussen fertoane stabiliteit fan hege temperatuer gearhing, en soargje foar krektens sels yn wikseljende termyske omstannichheden.
▶Simplified lichtgewicht framework:De gyroscoop-lussen binne makke mei in rjochtlinige, mar lichtgewicht ramt, en garandearje hege ferwurkingsprecision.
▶ Konsekwint wikkelproses:It kronkelproses bliuwt stabyl, oanpasse oan 'e easken fan ferskate presys glêstriedgyroskopen.
Referinsje
Groves, PD (2008). Yntroduksje ta Inertial Navigaasje.The Journal of Navigation, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Inertial sensortechnologyen foar navigaasjeapplikaasjes: state of the art.Satellytnavigaasje, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). In ynlieding ta inertial navigaasje.Universiteit fan Cambridge, Computer Laboratory, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Posysjeferwizing en konsekwint wrâldmodellering foar mobile robots.Yn prosedueres fan 'e 1985 IEEE International Conference on Robotics and Automation(Vol. 2, s. 138-145). IEEE.
Fergees konsultaasje nedich?
GOM FAN MY PROJEKTEN
AWESOME WERKEN DAT IK AAN BID HAAN. PROUDLY!
