Ano ang inertial nabigasyon?
Mga Batayan ng Inertial Navigation
Ang mga pangunahing prinsipyo ng inertial navigation ay katulad sa iba pang mga pamamaraan ng nabigasyon. Ito ay nakasalalay sa pagkuha ng mga pangunahing impormasyon, kabilang ang paunang posisyon, paunang oryentasyon, direksyon at oryentasyon ng paggalaw sa bawat sandali, at unti -unting pagsasama ng mga datos na ito (pagkakatulad sa mga operasyon sa pagsasama ng matematika) upang tumpak na matukoy ang mga parameter ng nabigasyon, tulad ng orientation at posisyon.
Ang papel ng mga sensor sa inertial nabigasyon
Upang makuha ang kasalukuyang orientation (saloobin) at impormasyon ng posisyon ng isang gumagalaw na bagay, ang mga inertial na sistema ng nabigasyon ay gumagamit ng isang hanay ng mga kritikal na sensor, lalo na binubuo ng mga accelerometer at gyroscope. Sinusukat ng mga sensor na ito ang anggular na tulin at pagpabilis ng carrier sa isang inertial reference frame. Ang data ay pagkatapos ay isinama at naproseso sa paglipas ng panahon upang makakuha ng bilis at impormasyon sa posisyon ng kamag -anak. Kasunod nito, ang impormasyong ito ay binago sa sistema ng coordinate ng nabigasyon, kasabay ng paunang data ng posisyon, na nagtatapos sa pagpapasiya ng kasalukuyang lokasyon ng carrier.
Mga Prinsipyo ng Operasyon ng Mga Sistema ng Pag -navigate ng Inertial
Ang mga sistemang nabigasyon ng inertial ay nagpapatakbo bilang self-nilalaman, panloob na mga closed-loop navigation system. Hindi sila umaasa sa real-time na mga pag-update ng panlabas na data upang iwasto ang mga pagkakamali sa paggalaw ng carrier. Tulad nito, ang isang solong inertial na nabigasyon na sistema ay angkop para sa mga gawain sa pag-navigate sa maikling panahon. Para sa mga pagpapatakbo ng matagal na tagal, dapat itong pagsamahin sa iba pang mga pamamaraan ng nabigasyon, tulad ng mga sistema ng nabigasyon na batay sa satellite, upang pana-panahong iwasto ang naipon na mga panloob na mga error.
Ang pagtatago ng inertial nabigasyon
Sa mga modernong teknolohiya sa nabigasyon, kabilang ang pag -navigate sa celestial, pag -navigate sa satellite, at pag -navigate sa radyo, ang inertial navigation ay nakatayo bilang awtonomous. Hindi rin ito naglalabas ng mga senyas sa panlabas na kapaligiran o nakasalalay sa mga bagay na langit o panlabas na signal. Dahil dito, ang mga inertial system ng nabigasyon ay nag -aalok ng pinakamataas na antas ng pagtatago, na ginagawang perpekto para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng sukdulan ng pagiging kompidensiyal.
Opisyal na Kahulugan ng Inertial Navigation
Ang Inertial Navigation System (INS) ay isang sistema ng pagtatantya ng parameter ng nabigasyon na gumagamit ng mga gyroscope at accelerometer bilang mga sensor. Ang system, batay sa output ng mga gyroscope, ay nagtatatag ng isang sistema ng coordinate ng nabigasyon habang ginagamit ang output ng accelerometer upang makalkula ang bilis at posisyon ng carrier sa nabigasyon na sistema ng coordinate.
Mga Aplikasyon ng Inertial Navigation
Ang teknolohiyang hindi gumagalaw ay natagpuan ang malawak na mga aplikasyon sa magkakaibang mga domain, kabilang ang aerospace, aviation, maritime, paggalugad ng petrolyo, geodesy, survey ng oceanographic, geological drilling, robotics, at mga sistema ng riles. Sa pagdating ng mga advanced na inertial sensor, ang inertial na teknolohiya ay nagpalawak ng utility nito sa industriya ng automotiko at medikal na elektronikong aparato, bukod sa iba pang mga larangan. Ang pagpapalawak ng saklaw ng mga aplikasyon ay binibigyang diin ang pagtaas ng papel na ginagampanan ng inertial navigation sa pagbibigay ng mga kakayahan sa pag-navigate at pagpoposisyon para sa maraming mga aplikasyon.
Ang pangunahing sangkap ng patnubay na hindi gumagalaw:Fiber optic gyroscope
Panimula sa hibla ng optic gyroscope
Ang mga inertial na sistema ng nabigasyon ay labis na umaasa sa kawastuhan at katumpakan ng kanilang mga pangunahing sangkap. Ang isa sa mga sangkap na may makabuluhang pinahusay ang mga kakayahan ng mga sistemang ito ay ang hibla ng optic gyroscope (FOG). Ang Fog ay isang kritikal na sensor na gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagsukat ng anggular na tulin ng carrier na may kamangha -manghang kawastuhan.
Ang operasyon ng hibla ng optic gyroscope
Ang mga fog ay nagpapatakbo sa prinsipyo ng epekto ng Sagnac, na nagsasangkot ng paghahati ng isang laser beam sa dalawang magkahiwalay na mga landas, na pinapayagan itong maglakbay sa kabaligtaran ng mga direksyon kasama ang isang coiled fiber optic loop. Kapag ang carrier, na naka -embed sa hamog na ulap, umiikot, ang pagkakaiba sa oras ng paglalakbay sa pagitan ng dalawang beam ay proporsyonal sa angular na tulin ng pag -ikot ng carrier. Ang pagkaantala sa oras na ito, na kilala bilang ang Sagnac phase shift, ay pagkatapos ay tiyak na sinusukat, na nagpapagana ng FOG na magbigay ng tumpak na data tungkol sa pag -ikot ng carrier.
Ang prinsipyo ng isang hibla ng optic gyroscope ay nagsasangkot ng paglabas ng isang sinag ng ilaw mula sa isang photodetector. Ang light beam na ito ay dumadaan sa isang coupler, na pumapasok mula sa isang dulo at lumabas mula sa isa pa. Pagkatapos ay naglalakbay ito sa pamamagitan ng isang optical loop. Dalawang beam ng ilaw, na nagmula sa iba't ibang direksyon, ipasok ang loop at kumpletuhin ang isang magkakaugnay na superposition pagkatapos ng pag -ikot sa paligid. Ang nagbabalik na ilaw ay muling pumasok sa isang light-emitting diode (LED), na ginagamit upang makita ang intensity nito. Habang ang prinsipyo ng isang hibla ng optic gyroscope ay maaaring mukhang prangka, ang pinakamahalagang hamon ay namamalagi sa pagtanggal ng mga kadahilanan na nakakaapekto sa haba ng optical path ng dalawang light beam. Ito ang isa sa mga pinaka -kritikal na isyu na kinakaharap sa pagbuo ng mga hibla ng optic gyroscope.
1 ： Superluminescent diode 2 ： Photodetector diode
3. Light Source Coupler 4.Fiber Ring Coupler 5.Optical Fiber Ring
Mga bentahe ng hibla ng optic gyroscope
Nag -aalok ang mga fog ng maraming mga pakinabang na nagpapahalaga sa kanila sa mga inertial na mga sistema ng nabigasyon. Kilala sila sa kanilang pambihirang kawastuhan, pagiging maaasahan, at tibay. Hindi tulad ng mga mekanikal na gyros, ang mga fog ay walang mga gumagalaw na bahagi, binabawasan ang panganib ng pagsusuot at luha. Bilang karagdagan, ang mga ito ay lumalaban sa pagkabigla at panginginig ng boses, na ginagawang perpekto para sa hinihingi na mga kapaligiran tulad ng aerospace at aplikasyon ng pagtatanggol.
Pagsasama ng hibla ng optic gyroscope sa inertial nabigasyon
Ang mga inertial na sistema ng nabigasyon ay lalong nagsasama ng mga fog dahil sa kanilang mataas na katumpakan at pagiging maaasahan. Ang mga gyroscope na ito ay nagbibigay ng mahalagang mga sukat ng bilis ng bilis na kinakailangan para sa tumpak na pagpapasiya ng orientation at posisyon. Sa pamamagitan ng pagsasama ng mga fog sa umiiral na mga sistema ng nabigasyon ng inertial, ang mga operator ay maaaring makinabang mula sa pinahusay na kawastuhan ng nabigasyon, lalo na sa mga sitwasyon kung saan kinakailangan ang matinding katumpakan.
Ang mga aplikasyon ng hibla ng optic gyroscope sa inertial nabigasyon
Ang pagsasama ng mga fog ay pinalawak ang mga aplikasyon ng mga inertial na nabigasyon na sistema sa iba't ibang mga domain. Sa aerospace at aviation, ang mga sistema ng fog na kagamitan ay nag-aalok ng tumpak na mga solusyon sa pag-navigate para sa sasakyang panghimpapawid, drone, at spacecraft. Malawakang ginagamit din sila sa pag -navigate ng maritime, geological survey, at advanced na robotics, na nagpapagana ng mga sistemang ito na gumana nang may pinahusay na pagganap at pagiging maaasahan.
Iba't ibang mga variant ng istruktura ng mga hibla ng optic gyroscope
Ang mga hibla ng optic gyroscope ay dumating sa iba't ibang mga pagsasaayos ng istruktura, na may kalakihan na kasalukuyang pumapasok sa kaharian ng engineering ay angclosed-loop polarization-mataining fiber optic gyroscope. Sa core ng gyroscope na ito ay angPolarisasyon-pagpapanatili ng hibla ng hibla, na binubuo ng mga fibers ng pagpapanatili ng polariseysyon at isang tumpak na dinisenyo na balangkas. Ang pagtatayo ng loop na ito ay nagsasangkot ng isang apat na beses na simetriko na paikot-ikot na pamamaraan, na pupunan ng isang natatanging gel ng sealing upang makabuo ng isang solid-state fiber loop coil.
Mga pangunahing tampok ngPolarisasyon-pagpapanatili ng hibla optic gyro coil
▶ Natatanging disenyo ng balangkas:Nagtatampok ang mga gyroscope loops ng isang natatanging disenyo ng balangkas na tumatanggap ng iba't ibang uri ng mga polariseysyon na nagpapanatili ng mga hibla.
▶ Fourfold Symmetric Winding Technique:Ang apat na beses na simetriko na paikot -ikot na pamamaraan ay nagpapaliit sa epekto ng shupe, tinitiyak ang tumpak at maaasahang mga sukat.
▶ Advanced na sealing gel material:Ang pagtatrabaho ng mga advanced na materyales ng sealing gel, na sinamahan ng isang natatanging pamamaraan sa pagpapagaling, ay nagpapabuti sa paglaban sa mga panginginig ng boses, na ginagawang mainam ang mga gyroscope na ito para sa mga aplikasyon sa hinihingi na mga kapaligiran.
▶ Mataas na katatagan ng pagkakaugnay ng temperatura:Ang mga gyroscope loops ay nagpapakita ng mataas na temperatura ng pagkakaugnay ng katatagan, na tinitiyak ang kawastuhan kahit na sa iba't ibang mga kondisyon ng thermal.
▶ pinasimple na magaan na balangkas:Ang mga gyroscope loops ay inhinyero ng isang diretso ngunit magaan na balangkas, na ginagarantiyahan ang mataas na katumpakan sa pagproseso.
▶ Pansamantalang proseso ng paikot -ikot:Ang proseso ng paikot -ikot ay nananatiling matatag, umaangkop sa mga kinakailangan ng iba't ibang mga katumpakan na hibla ng hibla ng hibla.
Sanggunian
Grove, PD (2008). Panimula sa Inertial Navigation.Ang Journal of Navigation, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Mga Teknolohiya ng Inertial Sensor para sa Mga Aplikasyon sa Pag -navigate: Estado ng Sining.Satellite nabigasyon, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Isang Panimula sa Inertial Navigation.Unibersidad ng Cambridge, Computer Laboratory, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Ang pagtukoy sa posisyon at pare -pareho ang pagmomolde ng mundo para sa mga mobile robot.Sa Mga Pagpapatuloy ng 1985 IEEE International Conference on Robotics and Automation(Tomo 2, pp. 138-145). IEEE.
Kailangan mo ng isang libreng konsulasyon?
Ang ilan sa aking mga proyekto
Kahanga -hangang mga gawa na naambag ko. Proudly!
