Wat is inertiële navigaasje?
Basisprinsipes fan traachheidsnavigaasje
De fûnemintele prinsipes fan inertiële navigaasje binne fergelykber mei dy fan oare navigaasjemetoaden. It is basearre op it krijen fan wichtige ynformaasje, ynklusyf de begjinposysje, begjinoriïntaasje, de rjochting en oriïntaasje fan beweging op elk momint, en it stadichoan yntegrearjen fan dizze gegevens (analogysk oan wiskundige yntegraasjeoperaasjes) om navigaasjeparameters, lykas oriïntaasje en posysje, presys te bepalen.
De rol fan sensoren yn inertiële navigaasje
Om de hjoeddeiske oriïntaasje (hâlding) en posysje-ynformaasje fan in bewegend objekt te krijen, brûke inertiële navigaasjesystemen in set krityske sensoren, benammen besteande út fersnellingsmeters en gyroskopen. Dizze sensoren mjitte de hoeksnelheid en fersnelling fan 'e drager yn in inertiële referinsjeraam. De gegevens wurde dan yntegreare en ferwurke yn 'e rin fan' e tiid om snelheids- en relative posysje-ynformaasje ôf te lieden. Dêrnei wurdt dizze ynformaasje omset yn it navigaasjekoördinatesysteem, yn kombinaasje mei de earste posysjegegevens, wat útmûnet yn 'e bepaling fan' e hjoeddeiske lokaasje fan 'e drager.
Operaasjeprinsipes fan inertiële navigaasjesystemen
Traachheidsnavigaasjesystemen operearje as selsstannige, ynterne sletten-loop navigaasjesystemen. Se binne net ôfhinklik fan real-time eksterne gegevensupdates om flaters te korrigearjen tidens de beweging fan 'e drager. As sadanich is ien traachheidsnavigaasjesysteem geskikt foar navigaasjetaken fan koarte doer. Foar operaasjes fan lange doer moat it wurde kombineare mei oare navigaasjemetoaden, lykas satellytbasearre navigaasjesystemen, om de opboude ynterne flaters periodyk te korrigearjen.
De ferbergberens fan inertiële navigaasje
Yn moderne navigaasjetechnologyen, ynklusyf himelske navigaasje, satellytnavigaasje en radionavigaasje, falt traachheidsnavigaasje op as autonoom. It stjoert gjin sinjalen út nei de eksterne omjouwing en is ek net ôfhinklik fan himelske objekten of eksterne sinjalen. Dêrtroch biede traachheidsnavigaasjesystemen it heechste nivo fan ferbergberens, wêrtroch't se ideaal binne foar tapassingen dy't de grutste fertroulikens fereaskje.
Offisjele definysje fan inertiële navigaasje
Inertial Navigation System (INS) is in systeem foar it skatten fan navigaasjeparameters dat gyroskopen en fersnellingsmeters as sensoren brûkt. It systeem, basearre op 'e útfier fan gyroskopen, stelt in navigaasjekoördinatesysteem op, wylst de útfier fan fersnellingsmeters brûkt wurdt om de snelheid en posysje fan 'e drager yn it navigaasjekoördinatesysteem te berekkenjen.
Tapassingen fan traachheidsnavigaasje
Traachheidstechnology hat in breed skala oan tapassingen fûn yn ferskate domeinen, ynklusyf loftfeart, loftfeart, maritime yndustry, petroleumeksploraasje, geodesy, oseanografyske ûndersiken, geologyske boarringen, robotika en spoarsystemen. Mei de komst fan avansearre traachheidssensors hat traachheidstechnology syn nut útwreide nei de auto-yndustry en medyske elektroanyske apparaten, ûnder oare fjilden. Dizze útwreidzjende omfang fan tapassingen ûnderstreket de hieltyd wichtiger rol fan traachheidsnavigaasje by it leverjen fan hege-presyzje navigaasje- en posysjonearringsmooglikheden foar in mannichte tapassingen.
De kearnkomponint fan inertiële begelieding:Fiberoptyske gyroskoop
Ynlieding ta glêstriedgyroskopen
Traachheidsnavigaasjesystemen binne sterk ôfhinklik fan 'e krektens en presyzje fan har kearnkomponinten. Ien sokke komponint dy't de mooglikheden fan dizze systemen signifikant ferbettere hat, is de glêstriedgyroskoop (FOG). FOG is in krityske sensor dy't in wichtige rol spilet by it mjitten fan 'e hoeksnelheid fan 'e drager mei opmerklike krektens.
Operaasje fan glêstriedgyroskoop
FOG's wurkje neffens it prinsipe fan it Sagnac-effekt, wêrby't in laserstriel yn twa aparte paden splitst wurdt, wêrtroch't er yn tsjinoerstelde rjochtingen lâns in oprolde glêstriedlus reizgje kin. As de drager, ynbêde mei de FOG, draait, is it ferskil yn reistiid tusken de twa strielen evenredich mei de hoeksnelheid fan 'e rotaasje fan' e drager. Dizze tiidsfertraging, bekend as de Sagnac-fazeferskowing, wurdt dan presys metten, wêrtroch't de FOG krekte gegevens kin leverje oangeande de rotaasje fan 'e drager.
It prinsipe fan in glêstriedgyroskoop omfettet it útstjoeren fan in ljochtstriel fan in fotodetektor. Dizze ljochtstriel giet troch in koppel, komt fan it iene ein yn en giet fan it oare út. Hy reizget dan troch in optyske lus. Twa ljochtstrielen, dy't út ferskillende rjochtingen komme, geane de lus yn en foltôgje in koherinte superposysje nei't se omsirkele hawwe. It weromkommende ljocht komt wer in ljochtútstjoerende diode (LED) yn, dy't brûkt wurdt om de yntensiteit te detektearjen. Hoewol it prinsipe fan in glêstriedgyroskoop ienfâldich liket, leit de wichtichste útdaging yn it eliminearjen fan faktoaren dy't de optyske paadlingte fan 'e twa ljochtstrielen beynfloedzje. Dit is ien fan 'e wichtichste problemen dy't men tsjinkomt by de ûntwikkeling fan glêstriedgyroskopen.
1: superlumineszinte diode 2: fotodetektordiode
3. ljochtboarnekoppeling 4.glêstriedringkoppeling 5. optyske glêstriedring
Foardielen fan glêstriedgyroskopen
FOG's biede ferskate foardielen dy't se fan ûnskatbere wearde meitsje yn traachheidsnavigaasjesystemen. Se binne ferneamd om har útsûnderlike krektens, betrouberens en duorsumens. Oars as meganyske gyro's hawwe FOG's gjin bewegende ûnderdielen, wêrtroch it risiko op slijtage ferminderet. Derneist binne se resistint tsjin skokken en trillingen, wêrtroch't se ideaal binne foar easken omjouwings lykas loftfeart en definsje-tapassingen.
Yntegraasje fan glêstriedgyroskopen yn inertiële navigaasje
Traachheidsnavigaasjesystemen brûke hieltyd faker FOG's fanwegen har hege presyzje en betrouberens. Dizze gyroskopen leverje de krúsjale hoeksnelheidsmjittingen dy't nedich binne foar de krekte bepaling fan oriïntaasje en posysje. Troch FOG's te yntegrearjen yn 'e besteande traachheidsnavigaasjesystemen kinne operators profitearje fan ferbettere navigaasjekrektens, foaral yn situaasjes wêr't ekstreme presyzje nedich is.
Tapassingen fan glêstriedgyroskopen yn inertiële navigaasje
De ynklúzje fan FOG's hat de tapassingen fan traachheidsnavigaasjesystemen oer ferskate domeinen útwreide. Yn 'e loftfeart en romtefeart biede FOG-foarsjoene systemen krekte navigaasjeoplossingen foar fleantugen, drones en romtefarderskippen. Se wurde ek in soad brûkt yn maritime navigaasje, geologyske ûndersiken en avansearre robotika, wêrtroch dizze systemen kinne operearje mei ferbettere prestaasjes en betrouberens.
Ferskillende strukturele farianten fan glêstriedgyroskopen
Fiberoptyske gyroskopen komme yn ferskate strukturele konfiguraasjes, wêrby't de oerhearskjende dy't op it stuit it ryk fan technyk ynkomt, de issletten-loop polarisaasje-behâldende glêstriedgyroskoopYn 'e kearn fan dizze gyroskoop sit depolarisaasje-behâldende glêstriedlus, besteande út polarisaasjebehâldende fezels en in presys ûntworpen ramt. De konstruksje fan dizze lus omfettet in fjouwerfâldige symmetryske wikkelmetoade, oanfolle troch in unike ôfslutingsgel om in fêste-steat fezellusspoel te foarmjen.
Wichtige skaaimerken fanPolarisaasje-behâldende glêstried Gyro Coil
▶Unyk ûntwerp fan it ramt:De gyroskooplussen hawwe in ûnderskiedend ramtûntwerp dat ferskate soarten polarisaasjebehâldende fezels mei gemak ûnderbrocht.
▶ Fjouwerfâldige Symmetryske Windingtechnyk:De fjouwerfâldige symmetryske wikkeltechnyk minimalisearret it Shupe-effekt, wêrtroch krekte en betroubere mjittingen garandearre wurde.
▶Avansearre ôfslutingsgelmateriaal:It brûken fan avansearre sealinggelmaterialen, kombinearre mei in unike úthardingstechnyk, ferbetteret de wjerstân tsjin trillingen, wêrtroch dizze gyroskooplussen ideaal binne foar tapassingen yn easken omjouwings.
▶ Stabiliteit by hege temperatuerkoherinsje:De gyroskooplussen litte hege temperatuerkoherinsjestabiliteit sjen, wêrtroch krektens sels yn ferskillende termyske omstannichheden garandearre wurdt.
▶Ferienfâldige lichtgewicht ramt:De gyroskooplussen binne ûntwurpen mei in ienfâldich, mar lichtgewicht ramt, wat hege ferwurkingspresyzje garandearret.
▶ Konsekwint wikkelproses:It wikkelproses bliuwt stabyl, en oanpast him oan 'e easken fan ferskate presyzje glêstriedgyroskopen.
Referinsje
Groves, PD (2008). Ynlieding ta traachheidsnavigaasje.It Tydskrift foar Navigaasje, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Traachheidssensortechnologyen foar navigaasjeapplikaasjes: state of the art.Satellytnavigaasje, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). In ynlieding ta inertiële navigaasje.Universiteit fan Cambridge, Kompjûterlaboratoarium, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Posysjereferinsje en konsekwinte wrâldmodellering foar mobile robots.Yn Proceedings fan 'e IEEE Ynternasjonale Konferinsje oer Robotika en Automatisearring fan 1985(Diel 2, siden 138-145). IEEE.
Fergese konsultaasje nedich?
Guon fan myn projekten
GEWELDIGE WURKEN WAAR'T IK OAN BYDRAGE HAW. MEI TROTS!
