Kio estas Inercia Navigado?
Fundamentoj de Inercia Navigado
La fundamentaj principoj de inercia navigado similas al tiuj de aliaj navigaciaj metodoj. Ĝi dependas de akiro de ŝlosilaj informoj, inkluzive de la komenca pozicio, komenca orientiĝo, la direkto kaj orientiĝo de moviĝo en ĉiu momento, kaj progresema integrado de ĉi tiuj datumoj (analoge al matematikaj integriĝaj operacioj) por precize determini navigaciajn parametrojn, kiel orientiĝo kaj pozicio.
La Rolo de Sensiloj en Inercia Navigado
Por akiri la nunan orientiĝon (situacion) kaj pozician informon de moviĝanta objekto, inercinavigaciaj sistemoj uzas aron de kritikaj sensiloj, ĉefe konsistantaj el akcelometroj kaj giroskopoj. Ĉi tiuj sensiloj mezuras angulan rapidon kaj akceladon de la portanto en inercia referenca kadro. La datumoj estas poste integritaj kaj prilaboritaj laŭlonge de la tempo por derivi informojn pri rapido kaj relativa pozicio. Poste, ĉi tiuj informoj estas transformitaj en la navigacian koordinatsistemon, kune kun la komencaj poziciaj datumoj, kulminante per la determinado de la nuna loko de la portanto.
Funkciaj Principoj de Inerciaj Navigaciaj Sistemoj
Inercinavigaciaj sistemoj funkcias kiel memstaraj, internaj fermitcirklaj navigaciaj sistemoj. Ili ne dependas de realtempaj eksteraj datenĝisdatigoj por korekti erarojn dum la moviĝo de la ŝipo. Tial, ununura inercinavigacia sistemo taŭgas por mallongdaŭraj navigaciaj taskoj. Por longdaŭraj operacioj, ĝi devas esti kombinita kun aliaj navigaciaj metodoj, kiel ekzemple satelitbazitaj navigaciaj sistemoj, por periode korekti la akumulitajn internajn erarojn.
La Kaŝebleco de Inercia Navigado
En modernaj navigaciaj teknologioj, inkluzive de ĉiela navigado, satelita navigado kaj radionavigado, inercia navigado elstaras kiel aŭtonoma. Ĝi nek elsendas signalojn al la ekstera medio nek dependas de ĉielaj objektoj aŭ eksteraj signaloj. Sekve, inerciaj navigaciaj sistemoj ofertas la plej altan nivelon de kaŝebleco, igante ilin idealaj por aplikoj postulantaj la plej altan konfidencon.
Oficiala Difino de Inercinavigado
Inercia Navigacia Sistemo (INS) estas sistemo por taksi navigaciajn parametrojn, kiu uzas giroskopojn kaj akcelometrojn kiel sensilojn. La sistemo, bazita sur la eligo de giroskopoj, establas navigacian koordinatsistemon, utiligante la eligon de akcelometroj por kalkuli la rapidon kaj pozicion de la portanto en la navigacia koordinatsistemo.
Aplikoj de Inercia Navigado
Inerciteknologio trovis vastajn aplikojn en diversaj kampoj, inkluzive de aerspaca, aviada, mara, naftoesplorado, geodezio, oceanografiaj enketoj, geologia borado, robotiko kaj fervojaj sistemoj. Kun la apero de progresintaj inercisensiloj, inerciteknologio etendis sian utilecon al la aŭtomobila industrio kaj medicinaj elektronikaj aparatoj, inter aliaj kampoj. Ĉi tiu kreskanta amplekso de aplikoj emfazas la ĉiam pli pivotan rolon de inercinavigado en provizado de altprecizaj navigaciaj kaj poziciigaj kapabloj por amaso da aplikoj.
La Kerna Komponanto de Inercia Stirado:Fibra Optika Giroskopo
Enkonduko al Fibro-Optikaj Giroskopoj
Inercinavigaciaj sistemoj forte dependas de la precizeco kaj precizeco de siaj kernaj komponantoj. Unu tia komponanto, kiu signife plibonigis la kapablojn de ĉi tiuj sistemoj, estas la Fibro-Optika Giroskopo (FOG). FOG estas kritika sensilo, kiu ludas pivotan rolon en mezurado de la angula rapido de la ŝipo kun rimarkinda precizeco.
Fibro-optika giroskopa funkciado
FOG-oj funkcias laŭ la principo de Sagnac-efiko, kiu implikas dividi laseran radion en du apartajn vojojn, permesante al ĝi vojaĝi en kontraŭaj direktoj laŭ volvita fibro-optika buklo. Kiam la portanto, enigita kun la FOG, rotacias, la diferenco en vojaĝtempo inter la du radioj estas proporcia al la angula rapido de la rotacio de la portanto. Ĉi tiu tempoprokrasto, konata kiel la Sagnac-fazoŝovo, estas tiam precize mezurata, ebligante al la FOG provizi precizajn datumojn pri la rotacio de la portanto.
La principo de fibrooptika giroskopo implikas la elsendon de lumfasko el fotodetektilo. Ĉi tiu lumfasko trapasas kuplilon, enirante de unu fino kaj elirante de la alia. Ĝi poste vojaĝas tra optika buklo. Du lumfaskoj, venantaj de malsamaj direktoj, eniras la buklon kaj kompletigas koheran supermeton post rondiro. La revenanta lumo reeniras lum-elsendantan diodon (LED), kiu estas uzata por detekti ĝian intensecon. Kvankam la principo de fibrooptika giroskopo povas ŝajni simpla, la plej grava defio kuŝas en la eliminado de faktoroj, kiuj influas la optikan vojlongon de la du lumfaskoj. Ĉi tio estas unu el la plej kritikaj problemoj alfrontataj en la disvolviĝo de fibrooptikaj giroskopoj.
1：superlumineska diodo 2：fotodetektila diodo
3. lumfonta kuplilo 4.fibra ringa kuplado 5. optika fibra ringo
Avantaĝoj de Fibro-Optikaj Giroskopoj
FOG-oj ofertas plurajn avantaĝojn, kiuj igas ilin valoregaj en inerciaj navigaciaj sistemoj. Ili estas famaj pro sia escepta precizeco, fidindeco kaj daŭreco. Male al mekanikaj giroskopoj, FOG-oj ne havas movajn partojn, reduktante la riskon de eluziĝo. Krome, ili estas rezistemaj al ŝokoj kaj vibradoj, igante ilin idealaj por postulemaj medioj kiel ekzemple aerspacaj kaj defendaj aplikoj.
Integriĝo de Fibro-Optikaj Giroskopoj en Inercia Navigado
Inercinavigaciaj sistemoj pli kaj pli enkorpigas FOG-ojn pro ilia alta precizeco kaj fidindeco. Ĉi tiuj giroskopoj provizas la esencajn angulrapidecajn mezuradojn necesajn por la preciza determinado de orientiĝo kaj pozicio. Integrante FOG-ojn en la ekzistantajn inercinavigaciajn sistemojn, funkciigistoj povas profiti de plibonigita navigacia precizeco, precipe en situacioj kie ekstrema precizeco estas necesa.
Aplikoj de Fibro-Optikaj Giroskopoj en Inercia Navigado
La inkludo de FOG-oj vastigis la aplikojn de inercinavigaciaj sistemoj tra diversaj domajnoj. En aerspaca kaj aviada industrio, FOG-ekipitaj sistemoj ofertas precizajn navigaciajn solvojn por aviadiloj, virabeloj kaj kosmoŝipoj. Ili ankaŭ estas vaste uzataj en mara navigado, geologiaj enketoj kaj progresinta robotiko, ebligante al ĉi tiuj sistemoj funkcii kun plibonigita rendimento kaj fidindeco.
Malsamaj Strukturaj Variantoj de Fibro-Optikaj Giroskopoj
Fibro-optikaj giroskopoj venas en diversaj strukturaj konfiguracioj, kaj la plej grava nuntempe eniranta la sferon de inĝenierarto estas lafermitcirkvita polariz-konservanta fibrooptika giroskopoĈe la kerno de ĉi tiu giroskopo estas lapolariz-konservanta fibrobuklo, konsistanta el polariz-konservantaj fibroj kaj precize desegnita kadro. La konstruado de ĉi tiu buklo implikas kvaroblan simetrian volvaĵan metodon, kompletigitan per unika sigela ĝelo por formi solidstatan fibran buklovolvaĵon.
Ĉefaj Trajtoj dePolarizo-Konservanta Fibro Optika Gjaro Volvaĵo
▶Unika Kadra Dezajno:La giroskopaj bukloj havas distingivan kadran dezajnon, kiu facile akomodas diversajn tipojn de polusiĝo-konservantaj fibroj.
▶Kvarobla Simetria Volva Tekniko:La kvarobla simetria volvaĵotekniko minimumigas la Shupe-efikon, certigante precizajn kaj fidindajn mezuradojn.
▶ Altnivela Sigela Ĝela Materialo:La uzo de progresintaj sigelaj ĝelaj materialoj, kombinita kun unika hardadotekniko, plibonigas la reziston al vibradoj, igante ĉi tiujn giroskopajn buklojn idealaj por aplikoj en postulemaj medioj.
▶Stabileco de Kohereco je Alta Temperaturo:La giroskopaj bukloj montras altan temperaturan koherecan stabilecon, certigante precizecon eĉ en ŝanĝiĝantaj termikaj kondiĉoj.
▶Simpligita Malpeza Kadro:La giroskopaj bukloj estas fabrikitaj kun simpla sed malpeza kadro, garantiante altan prilaboran precizecon.
▶Konstanta Volva Procezo:La volvaĵoprocezo restas stabila, adaptiĝante al la postuloj de diversaj precizaj fibrooptikaj giroskopoj.
Referenco
Groves, PD (2008). Enkonduko al Inercinavigado.La Ĵurnalo de Navigado, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Inercisensilteknologioj por navigaciaj aplikoj: aktuala stato.Satelita Navigado, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Enkonduko al inercia navigado.Universitato de Kembriĝo, Komputila Laboratorio, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Pozicireferenco kaj kohera mondmodelado por moveblaj robotoj.En Protokolo de la Internacia Konferenco de IEEE pri Robotiko kaj Aŭtomatigo de 1985(Volumo 2, paĝoj 138-145). IEEE.
Ĉu vi bezonas senpagan konsulton?
KELKAJ EL MIAJ PROJEKTOJ
MIRINDAJ VERKOJ, AL KIUJ MI KONTRIBUIS. FIERE!
