Ի՞նչ է իներցիոն նավարկությունը:
Իներցիոն նավարկության հիմունքներ
Իներցիոն նավարկության հիմնարար սկզբունքները նման են նավիգացիոն այլ մեթոդների սկզբունքներին: Այն հիմնված է հիմնական տեղեկատվության ձեռքբերման վրա, ներառյալ սկզբնական դիրքը, սկզբնական կողմնորոշումը, շարժման ուղղությունն ու կողմնորոշումը յուրաքանչյուր պահի, և այդ տվյալների աստիճանական ինտեգրումը (որպես մաթեմատիկական ինտեգրման գործողությունները)՝ ճշգրիտ որոշելու նավիգացիոն պարամետրերը, ինչպիսիք են կողմնորոշումը և դիրքը:
Սենսորների դերը իներցիոն նավարկությունում
Շարժվող օբյեկտի ընթացիկ կողմնորոշման (վերաբերմունքի) և դիրքի մասին տեղեկատվություն ստանալու համար իներցիոն նավիգացիոն համակարգերը օգտագործում են մի շարք կարևոր սենսորներ, որոնք հիմնականում բաղկացած են արագացուցիչներից և գիրոսկոպներից: Այս սենսորները չափում են կրիչի անկյունային արագությունը և արագացումը իներցիոն հղման շրջանակում: Տվյալներն այնուհետև ինտեգրվում և մշակվում են ժամանակի ընթացքում արագության և հարաբերական դիրքի մասին տեղեկատվություն ստանալու համար: Հետագայում այս տեղեկատվությունը փոխակերպվում է նավիգացիոն կոորդինատների համակարգի՝ սկզբնական դիրքի տվյալների հետ համատեղ, որն ավարտվում է փոխադրողի ներկայիս գտնվելու վայրի որոշմամբ:
Իներցիոն նավիգացիոն համակարգերի շահագործման սկզբունքները
Իներցիոն նավիգացիոն համակարգերը գործում են որպես ինքնուրույն, ներքին փակ նավիգացիոն համակարգեր: Նրանք չեն ապավինում իրական ժամանակի արտաքին տվյալների թարմացումներին՝ օպերատորի շարժման ժամանակ սխալները շտկելու համար: Որպես այդպիսին, մեկ իներցիոն նավիգացիոն համակարգը հարմար է կարճատև նավիգացիոն առաջադրանքների համար: Երկարատև գործողությունների համար այն պետք է համակցվի նավիգացիոն այլ մեթոդների հետ, ինչպիսիք են արբանյակային նավիգացիոն համակարգերը, որպեսզի պարբերաբար շտկվեն կուտակված ներքին սխալները:
Իներցիոն նավարկության թաքնվածությունը
Ժամանակակից նավիգացիոն տեխնոլոգիաներում, այդ թվում՝ երկնային նավիգացիան, արբանյակային նավիգացիան և ռադիոնավարկությունը, իներցիոն նավիգացիան առանձնանում է որպես ինքնավար։ Այն ոչ արտաքին միջավայր է արձակում ազդանշաններ, ոչ էլ կախված է երկնային օբյեկտներից կամ արտաքին ազդանշաններից: Հետևաբար, իներցիոն նավիգացիոն համակարգերն առաջարկում են թաքնվածության ամենաբարձր մակարդակը՝ դրանք դարձնելով իդեալական այն ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են առավելագույն գաղտնիություն:
Իներցիոն նավիգացիայի պաշտոնական սահմանումը
Իներցիոն նավիգացիոն համակարգը (INS) նավիգացիոն պարամետրերի գնահատման համակարգ է, որն օգտագործում է գիրոսկոպներ և արագաչափեր՝ որպես սենսորներ: Համակարգը, որը հիմնված է գիրոսկոպների արդյունքի վրա, ստեղծում է նավիգացիոն կոորդինատային համակարգ՝ միաժամանակ օգտագործելով արագացուցիչների ելքը՝ նավիգացիոն կոորդինատային համակարգում կրիչի արագությունն ու դիրքը հաշվարկելու համար:
Իներցիոն նավիգացիայի կիրառություններ
Իներցիոն տեխնոլոգիան լայն կիրառություն է գտել տարբեր ոլորտներում, ներառյալ օդատիեզերական, ավիացիոն, ծովային, նավթի հետախուզումը, գեոդեզիան, օվկիանոսագրական հետազոտությունները, երկրաբանական հորատումները, ռոբոտաշինությունը և երկաթուղային համակարգերը: Զարգացած իներցիոն սենսորների գալուստով, իներցիոն տեխնոլոգիան, ի թիվս այլ ոլորտների, ընդլայնել է իր օգտակարությունը ավտոմոբիլային արդյունաբերության և բժշկական էլեկտրոնային սարքերի վրա: Հավելվածների այս ընդլայնվող շրջանակն ընդգծում է իներցիոն նավիգացիայի ավելի ու ավելի առանցքային դերը բազմաթիվ հավելվածների համար բարձր ճշգրտության նավիգացիայի և դիրքավորման հնարավորություններ ապահովելու գործում:
Իներցիոն ուղղորդման հիմնական բաղադրիչը.Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպ
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների ներածություն
Իներցիոն նավիգացիոն համակարգերը մեծապես հիմնված են իրենց հիմնական բաղադրիչների ճշգրտության և ճշգրտության վրա: Այդպիսի բաղադրիչներից մեկը, որը զգալիորեն մեծացրել է այս համակարգերի հնարավորությունները, օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպն է (FOG): FOG-ը կարևոր սենսոր է, որն առանցքային դեր է խաղում կրիչի անկյունային արագությունը զգալի ճշգրտությամբ չափելու համար:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպի շահագործում
Մառախուղները գործում են Sagnac էֆեկտի սկզբունքով, որը ներառում է լազերային ճառագայթի բաժանումը երկու առանձին ուղիների, ինչը թույլ է տալիս նրան շարժվել հակառակ ուղղություններով ոլորված օպտիկամանրաթելային օղակի երկայնքով: Երբ կրիչը, որը ներկառուցված է FOG-ի հետ, պտտվում է, երկու ճառագայթների միջև ճամփորդության ժամանակի տարբերությունը համաչափ է կրիչի պտտման անկյունային արագությանը: Այս ժամանակային ուշացումը, որը հայտնի է որպես Sagnac փուլային հերթափոխ, այնուհետև ճշգրտորեն չափվում է, ինչը հնարավորություն է տալիս FOG-ին ճշգրիտ տվյալներ տրամադրել կրիչի պտույտի վերաբերյալ:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպի սկզբունքը ներառում է ֆոտոդետեկտորից լույսի ճառագայթ արտանետում: Լույսի այս ճառագայթն անցնում է կցորդիչով, մի ծայրից մտնում և մյուս ծայրից դուրս գալիս։ Այնուհետև այն անցնում է օպտիկական օղակով: Լույսի երկու ճառագայթներ, որոնք գալիս են տարբեր ուղղություններից, մտնում են օղակը և շուրջը պտտվելուց հետո ավարտում են համահունչ սուպերպոզիցիան: Վերադարձող լույսը նորից մտնում է լուսարձակող դիոդ (LED), որն օգտագործվում է դրա ինտենսիվությունը հայտնաբերելու համար։ Թեև օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպի սկզբունքը կարող է պարզ թվալ, ամենակարևոր մարտահրավերը երկու լույսի ճառագայթների օպտիկական ուղու երկարության վրա ազդող գործոնների վերացման մեջ է: Սա օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների մշակման ամենակարևոր խնդիրներից մեկն է:
1: գերլուսավոր դիոդ 2: ֆոտոդետեկտոր դիոդ
3.լույսի աղբյուրի կցորդիչ 4.օպտիկամանրաթելային օղակի կցորդիչ 5.օպտիկական մանրաթելային օղակ
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների առավելությունները
Մառախուղներն առաջարկում են մի քանի առավելություններ, որոնք դրանք անգնահատելի են դարձնում իներցիոն նավիգացիոն համակարգերում: Նրանք հայտնի են իրենց բացառիկ ճշգրտությամբ, հուսալիությամբ և երկարակեցությամբ: Ի տարբերություն մեխանիկական գիրոզի, ՄՌԱԽ-ները չունեն շարժական մասեր, ինչը նվազեցնում է մաշվածության վտանգը: Բացի այդ, դրանք դիմացկուն են ցնցումների և թրթռումների նկատմամբ, ինչը նրանց դարձնում է իդեալական այնպիսի պահանջկոտ միջավայրերի համար, ինչպիսիք են օդատիեզերական և պաշտպանական ծրագրերը:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների ինտեգրում իներցիոն նավարկությունում
Իներցիոն նավիգացիոն համակարգերը գնալով ավելի շատ են ներառում ՄՌԱԽ-ներ՝ շնորհիվ դրանց բարձր ճշգրտության և հուսալիության: Այս գիրոսկոպներն ապահովում են անկյունային արագության կարևոր չափումները, որոնք անհրաժեշտ են կողմնորոշման և դիրքի ճշգրիտ որոշման համար: Գոյություն ունեցող իներցիալ նավիգացիոն համակարգերում ինտեգրելով ՄՌԱԽ-ները՝ օպերատորները կարող են օգտվել նավիգացիայի բարելավված ճշգրտությունից, հատկապես այն իրավիճակներում, երբ անհրաժեշտ է ծայրահեղ ճշգրտություն:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների կիրառությունները իներցիոն նավարկությունում
ՄՌԱԽ-ների ընդգրկումը ընդլայնել է իներցիոն նավիգացիոն համակարգերի կիրառությունները տարբեր տիրույթներում: Օդատիեզերքում և ավիացիայում FOG-ով հագեցած համակարգերն առաջարկում են ճշգրիտ նավիգացիոն լուծումներ ինքնաթիռների, անօդաչու սարքերի և տիեզերանավերի համար: Դրանք նաև լայնորեն օգտագործվում են ծովային նավագնացության, երկրաբանական հետազոտությունների և առաջադեմ ռոբոտաշինության մեջ՝ հնարավորություն տալով այս համակարգերին աշխատել բարձր արդյունավետությամբ և հուսալիությամբ:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների տարբեր կառուցվածքային տարբերակներ
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպները գալիս են տարբեր կառուցվածքային կոնֆիգուրացիաներով, որոնցից գերակշռողը ներկայումս մտնում է ճարտարագիտության ոլորտ:օպտիկամանրաթելային օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպ բևեռացման փակ օղակով. Այս գիրոսկոպի հիմքում ընկած էբևեռացումը պահպանող մանրաթելային հանգույց, որը ներառում է բևեռացումը պահպանող մանրաթելեր և ճշգրիտ նախագծված շրջանակ: Այս օղակի կառուցումը ներառում է քառակի սիմետրիկ ոլորման մեթոդ, որը լրացվում է եզակի հերմետիկ գելով՝ ձևավորելով պինդ վիճակի մանրաթելային օղակի կծիկ:
Հիմնական հատկանիշներըԲևեռացում-պահպանող օպտիկամանրաթելային Գyro Coil
▶ Եզակի շրջանակային դիզայն.Գիրոսկոպի օղակները առանձնանում են շրջանակի տարբերակիչ դիզայնով, որը հեշտությամբ տեղավորում է բևեռացումը պահպանող մանրաթելերի տարբեր տեսակներ:
▶Քառապատիկ սիմետրիկ ոլորման տեխնիկա.Չորս սիմետրիկ ոլորման տեխնիկան նվազագույնի է հասցնում Shupe էֆեկտը՝ ապահովելով ճշգրիտ և հուսալի չափումներ:
▶ Ընդլայնված կնքման գել նյութ.Առաջադեմ հերմետիկ գելային նյութերի օգտագործումը, որը զուգորդվում է եզակի ամրացման տեխնիկայի հետ, բարձրացնում է թրթռումների դիմադրությունը՝ դարձնելով այս գիրոսկոպի օղակները իդեալական պահանջկոտ միջավայրերում կիրառման համար:
▶Բարձր ջերմաստիճանի հետ կապված կայունություն.Գիրոսկոպի օղակները ցուցադրում են բարձր ջերմաստիճանի համահունչ կայունություն՝ ապահովելով ճշգրտություն նույնիսկ տարբեր ջերմային պայմաններում:
▶ Պարզեցված թեթև շրջանակ.Գիրոսկոպի օղակները նախագծված են պարզ, բայց թեթև շրջանակով, որը երաշխավորում է մշակման բարձր ճշգրտություն:
▶Համապատասխան ոլորման գործընթաց.Փաթաթման գործընթացը մնում է կայուն՝ հարմարվելով տարբեր ճշգրիտ օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների պահանջներին:
Տեղեկանք
Groves, PD (2008): Ներածություն իներցիոն նավարկության մեջ:The Journal of Navigation, 61(1), 13-28.
Էլ-Շեյմի, Ն., Հոու, Հ., և Նիու, X. (2019): Իներցիոն սենսորների տեխնոլոգիաներ նավիգացիոն հավելվածների համար.Արբանյակային նավիգացիա, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007): Ներածություն իներցիոն նավարկության.Քեմբրիջի համալսարան, Համակարգչային լաբորատորիա, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985): Դիրքորոշում և հետևողական աշխարհի մոդելավորում շարժական ռոբոտների համար:Ռոբոտաշինության և ավտոմատացման 1985 թվականի IEEE միջազգային կոնֆերանսի նյութերում(հատոր 2, էջ 138-145): IEEE.
Անվճար խորհրդատվության կարիք կա՞:
ԻՄ ՈՐՈՇ ՆԱԽԱԳԻԾՆԵՐ
ՀՐԱՇԱԼԻ ԱՇԽԱՏԱՆՔՆԵՐ, ՈՐՈՆՑ ՆԱՇԽԱՏԵԼ ԵՄ. ՀՊԱՐՏՈՎ։
