Wat is traagheidsnavigatie?
Fundamentals of Inertial Navigation
De fundamentele principes van inertiële navigatie zijn verwant aan die van andere navigatiemethoden. Het vertrouwt op het verkrijgen van belangrijke informatie, inclusief de beginpositie, initiële oriëntatie, de richting en de oriëntatie van de beweging op elk moment, en het geleidelijk integreren van deze gegevens (analoog aan wiskundige integratie -bewerkingen) om nauwkeurig navigatieparameters te bepalen, zoals oriëntatie en positie.
De rol van sensoren in traagheidsnavigatie
Om de huidige oriëntatie (houding) te verkrijgen en informatie van een bewegend object te positioneren, gebruiken inertiële navigatiesystemen een reeks kritische sensoren, voornamelijk bestaande uit versnellingsmeters en gyroscopen. Deze sensoren meten de hoeksnelheid en versnelling van de drager in een traagheidsreferentiekader. De gegevens worden vervolgens geïntegreerd en in de loop van de tijd verwerkt om informatie over snelheid en relatieve positie af te leiden. Vervolgens wordt deze informatie omgezet in het navigatiecoördinatensysteem, in combinatie met de initiële positiegegevens, met als hoogtepunt de bepaling van de huidige locatie van de drager.
Bedieningsprincipes van traagheidsnavigatiesystemen
Inertial navigatiesystemen werken als zelfstandige, interne navigatiesystemen met gesloten lus. Ze vertrouwen niet op realtime externe gegevensupdates om fouten te corrigeren tijdens de motie van de drager. Als zodanig is een enkel traagheid navigatiesysteem geschikt voor navigatietaken met korte duur. Voor langdurige bewerkingen moet het worden gecombineerd met andere navigatiemethoden, zoals satellietgebaseerde navigatiesystemen, om de geaccumuleerde interne fouten periodiek te corrigeren.
De verhulling van traagheidsnavigatie
In moderne navigatietechnologieën, waaronder hemelse navigatie, satellietnavigatie en radiavoornissen, valt inertiële navigatie op als autonoom. Het geeft geen signalen uit naar de externe omgeving, noch hangt af van hemelse objecten of externe signalen. Dientengevolge bieden tertiale navigatiesystemen het hoogste niveau van camroweerbaarheid, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die de grootste vertrouwelijkheid vereisen.
Officiële definitie van traagheidsnavigatie
Inertial navigatiesysteem (INS) is een schattingssysteem voor navigatieparameter dat gyroscopen en versnellingsmeters gebruikt als sensoren. Het systeem, gebaseerd op de output van gyroscopen, stelt een navigatiecoördinatensysteem op en maakt gebruik van de uitvoer van versnellingsmeters om de snelheid en positie van de drager in het navigatiecoördinatensysteem te berekenen.
Toepassingen van traagheidsnavigatie
Inertiale technologie heeft uitgebreide toepassingen gevonden in verschillende domeinen, waaronder ruimtevaart, luchtvaart, maritiem, petroleumonderzoek, geodesy, oceanografische enquêtes, geologisch boren, robotica en spoorwegsystemen. Met de komst van geavanceerde traagheidssensoren heeft traagheidstechnologie zijn nut ervan uitgebreid tot de auto -industrie en medische elektronische apparaten, onder andere. Deze groeiende reikwijdte van toepassingen onderstreept de steeds meer cruciale rol van inertiële navigatie bij het bieden van navigatie en positioneringsmogelijkheden voor een veelvoud aan toepassingen.
De kerncomponent van traagheidsrichtlijnen:Glasvezel gyroscoop
Inleiding tot glasvezelgyroscopen
Inertial navigatiesystemen zijn sterk afhankelijk van de nauwkeurigheid en precisie van hun kerncomponenten. Een dergelijke component die de mogelijkheden van deze systemen aanzienlijk heeft verbeterd, is de glasvezelgyroscoop (FOG). Mist is een kritieke sensor die een cruciale rol speelt bij het meten van de hoeksnelheid van de drager met opmerkelijke nauwkeurigheid.
Vezeloptische gyroscoopoperatie
Misten werken volgens het principe van Sagnac -effect, waarbij een laserstraal in twee afzonderlijke paden wordt gesplitst, waardoor deze in tegengestelde richtingen langs een opgerolde vezeloptische lus kan reizen. Wanneer de drager, ingebed met de mist, roteert, is het verschil in reistijd tussen de twee stralen evenredig met de hoeksnelheid van de rotatie van de drager. Deze tijdsvertraging, bekend als de Sagnac -faseverschuiving, wordt dan precies gemeten, waardoor de FOG nauwkeurige gegevens kan verstrekken met betrekking tot de rotatie van de drager.
Het principe van een glasvezelgyroscoop omvat het uitzenden van een lichtstraal uit een fotodetector. Deze lichtstraal gaat door een koppeling, komt van het ene uiteinde binnen en gaat van het andere af. Vervolgens reist het door een optische lus. Twee lichtstralen, afkomstig uit verschillende richtingen, komen de lus binnen en voltooien een coherente superpositie na rondcirkelen. Het terugkerende licht komt opnieuw in een lichtemitterende diode (LED), die wordt gebruikt om de intensiteit ervan te detecteren. Hoewel het principe van een glasvezelgyroscoop misschien eenvoudig lijkt, ligt de belangrijkste uitdaging in het elimineren van factoren die de optische padlengte van de twee lichtstralen beïnvloeden. Dit is een van de meest kritieke problemen waarmee de ontwikkeling van glasvezelgyroscopen wordt geconfronteerd.
1 ： Superluminescente diode 2 ： Fotodetector diode
3.lichtbronkoppeling 4.vezelringkoppeling 5.optische vezelring
Voordelen van glasvezelgyroscopen
Fogs bieden verschillende voordelen die ze van onschatbare waarde maken in traagheidsnavigatiesystemen. Ze staan bekend om hun uitzonderlijke nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en duurzaamheid. In tegenstelling tot mechanische gyros hebben mistingen geen bewegende delen, waardoor het risico op slijtage wordt verminderd. Bovendien zijn ze resistent tegen shock en trillingen, waardoor ze ideaal zijn voor veeleisende omgevingen zoals ruimtevaart- en defensietoepassingen.
Integratie van glasvezelgyroscopen in traagheidsnavigatie
Inertiële navigatiesystemen nemen steeds meer mist op vanwege hun hoge precisie en betrouwbaarheid. Deze gyroscopen bieden de cruciale hoeksnelheidsmetingen die nodig zijn voor de nauwkeurige bepaling van oriëntatie en positie. Door mist te integreren in de bestaande traagheidsnavigatiesystemen, kunnen operators profiteren van een verbeterde navigatienauwkeurigheid, vooral in situaties waarin extreme precisie noodzakelijk is.
Toepassingen van glasvezelgyroscopen in traagheidsnavigatie
De opname van misten heeft de toepassingen van traagheidsnavigatiesystemen in verschillende domeinen uitgebreid. In de ruimtevaart en de luchtvaart bieden met mist uitgeruste systemen precieze navigatieoplossingen voor vliegtuigen, drones en ruimtevaartuigen. Ze worden ook uitgebreid gebruikt in maritieme navigatie, geologische enquêtes en geavanceerde robotica, waardoor deze systemen kunnen werken met verbeterde prestaties en betrouwbaarheid.
Verschillende structurele varianten van glasvezelgyroscopen
Glasvezelgyroscopen zijn er in verschillende structurele configuraties, met de overheersende die momenteel het rijk van engineering binnengaat, is degesloten-lus polarisatie-onderhoudende glasvezelgyroscoop. De kern van deze gyroscoop is dePolarisatie-onderhoudende vezellus, bestaande uit polarisatie-onderhoudende vezels en een nauwkeurig ontworpen raamwerk. De constructie van deze lus omvat een viervoudige symmetrische wikkelmethode, aangevuld met een unieke afdichtgel om een solid-state vezellusspoel te vormen.
Belangrijke kenmerken vanPolarisatie-onderhoudende glasvezel GYro -spoel
▶ Uniek raamwerkontwerp:De gyroscooplussen hebben een onderscheidend raamwerkontwerp dat gemakkelijk verschillende soorten polarisatie-onderhoudende vezels herbergt.
▶ viervoudige symmetrische wikkelingstechniek:De viervoudige symmetrische wikkeltechniek minimaliseert het shupe -effect, waardoor precieze en betrouwbare metingen worden gewaarborgd.
▶ Geavanceerd afdichtgelmateriaal:De inzet van geavanceerde afdichtingsgelmaterialen, gecombineerd met een unieke uithardingstechniek, verbetert de weerstand tegen trillingen, waardoor deze gyroscooplussen ideaal zijn voor toepassingen in veeleisende omgevingen.
▶ Stabiliteit met hoge temperatuur:De gyroscooplussen vertonen stabiliteit op hoge temperatuur en zorgen voor een nauwkeurigheid, zelfs in verschillende thermische omstandigheden.
▶ Vereenvoudigd lichtgewicht raamwerk:De gyroscooplussen zijn ontworpen met een eenvoudig maar lichtgewicht raamwerk, wat een hoge verwerkingsprecisie garandeert.
▶ Consistent wikkelingsproces:Het wikkelingsproces blijft stabiel en past zich aan de vereisten van verschillende precisie glasvezelgyroscopen aan.
Referentie
Groves, PD (2008). Inleiding tot traagheidsnavigatie.The Journal of Navigation, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Inertial sensoren technologieën voor navigatietoepassingen: state of the art.Satellietnavigatie, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Een inleiding tot een traagheidsnavigatie.Universiteit van Cambridge, Computer Laboratory, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Positieverwijzing en consistente wereldmodellering voor mobiele robots.In Proceedings of the 1985 IEEE International Conference on Robotics and Automation(Vol. 2, pp. 138-145). IEEE.
Een gratis consulatie nodig?
Sommige van mijn projecten
Geweldige werken waaraan ik heb bijgedragen. Trots!
