Ի՞նչ է իներցիոն նավիգացիան։
Իներցիոն նավիգացիայի հիմունքներ
Իներցիոն նավիգացիայի հիմնարար սկզբունքները նման են այլ նավիգացիոն մեթոդների սկզբունքներին։ Այն հիմնված է հիմնական տեղեկատվության ձեռքբերման վրա, ներառյալ սկզբնական դիրքը, սկզբնական կողմնորոշումը, շարժման ուղղությունը և կողմնորոշումը յուրաքանչյուր պահի, և այդ տվյալների աստիճանական ինտեգրման վրա (նման մաթեմատիկական ինտեգրման գործողություններին)՝ նավիգացիոն պարամետրերը, ինչպիսիք են կողմնորոշումը և դիրքը, ճշգրիտ որոշելու համար։
Սենսորների դերը իներցիոն նավիգացիայում
Շարժվող օբյեկտի ընթացիկ կողմնորոշման (դիրքորոշման) և դիրքի մասին տեղեկատվություն ստանալու համար իներցիոն նավիգացիոն համակարգերը օգտագործում են կարևորագույն սենսորների հավաքածու, որը հիմնականում բաղկացած է աքսելերոմետրերից և գիրոսկոպներից: Այս սենսորները չափում են կրողի անկյունային արագությունը և արագացումը իներցիոն հենման համակարգում: Այնուհետև տվյալները ինտեգրվում և մշակվում են ժամանակի ընթացքում՝ արագության և հարաբերական դիրքի մասին տեղեկատվություն ստանալու համար: Հետագայում, այս տեղեկատվությունը սկզբնական դիրքի տվյալների հետ միասին վերածվում է նավիգացիոն կոորդինատային համակարգի, որն ավարտվում է կրողի ընթացիկ դիրքի որոշմամբ:
Իներցիոն նավիգացիոն համակարգերի շահագործման սկզբունքները
Իներցիոն նավիգացիոն համակարգերը գործում են որպես ինքնուրույն, ներքին փակ ցիկլով նավիգացիոն համակարգեր: Դրանք չեն հիմնվում իրական ժամանակի արտաքին տվյալների թարմացումների վրա՝ կրողի շարժման ընթացքում սխալները շտկելու համար: Հետևաբար, մեկ իներցիոն նավիգացիոն համակարգը հարմար է կարճատև նավիգացիոն խնդիրների համար: Երկարատև գործողությունների համար այն պետք է համակցվի այլ նավիգացիոն մեթոդների հետ, ինչպիսիք են արբանյակային նավիգացիոն համակարգերը, կուտակված ներքին սխալները պարբերաբար շտկելու համար:
Իներցիոն նավիգացիայի թաքցնելիությունը
Ժամանակակից նավիգացիոն տեխնոլոգիաներում, ներառյալ երկնային նավիգացիան, արբանյակային նավիգացիան և ռադիոնավիգացիան, իներցիոն նավիգացիան առանձնանում է որպես ինքնավար։ Այն ո՛չ ազդանշաններ է արձակում արտաքին միջավայրին, ո՛չ էլ կախված է երկնային մարմիններից կամ արտաքին ազդանշաններից։ Հետևաբար, իներցիոն նավիգացիոն համակարգերը ապահովում են գաղտնիության ամենաբարձր մակարդակը, ինչը դրանք իդեալական է դարձնում առավելագույն գաղտնիություն պահանջող կիրառությունների համար։
Իներցիոն նավիգացիայի պաշտոնական սահմանումը
Իներցիալ Նավիգացիոն Համակարգը (INS) նավիգացիոն պարամետրերի գնահատման համակարգ է, որն օգտագործում է գիրոսկոպներ և աքսելերոմետրեր որպես սենսորներ: Համակարգը, հիմնվելով գիրոսկոպների ելքային տվյալների վրա, ստեղծում է նավիգացիոն կոորդինատային համակարգ՝ միաժամանակ օգտագործելով աքսելերոմետրերի ելքային տվյալները՝ նավիգացիոն կոորդինատային համակարգում կրողի արագությունը և դիրքը հաշվարկելու համար:
Իներցիոն նավիգացիայի կիրառությունները
Իներցիոն տեխնոլոգիան լայն կիրառություն է գտել տարբեր ոլորտներում, այդ թվում՝ ավիացիա, ծովային արդյունաբերություն, նավթի հետախուզում, գեոդեզիա, օվկիանոսագրական հետազոտություններ, երկրաբանական հորատում, ռոբոտաշինություն և երկաթուղային համակարգեր: Առաջադեմ իներցիոն սենսորների ի հայտ գալով, իներցիոն տեխնոլոգիան ընդլայնել է իր կիրառությունը ավտոմոբիլային արդյունաբերության և բժշկական էլեկտրոնային սարքերի, ինչպես նաև այլ ոլորտների համար: Կիրառությունների այս ընդլայնվող շրջանակը ընդգծում է իներցիոն նավիգացիայի ավելի ու ավելի կարևոր դերը՝ բազմաթիվ կիրառությունների համար բարձր ճշգրտությամբ նավիգացիայի և դիրքորոշման հնարավորություններ ապահովելու գործում:
Իներցիոն ուղղորդման հիմնական բաղադրիչը.Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպ
Ներածություն մանրաթելային օպտիկական գիրոսկոպներին
Իներցիոն նավիգացիոն համակարգերը մեծապես կախված են իրենց հիմնական բաղադրիչների ճշգրտությունից և ճշգրտությունից: Այդ համակարգերի հնարավորությունները զգալիորեն բարելավել է մանրաթելային օպտիկական գիրոսկոպը (FOG): FOG-ը կարևորագույն սենսոր է, որը կարևոր դեր է խաղում կրողի անկյունային արագությունը ուշագրավ ճշգրտությամբ չափելու գործում:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպի շահագործում
FOG-ները գործում են Սագնակի էֆեկտի սկզբունքով, որը ենթադրում է լազերային ճառագայթի բաժանումը երկու առանձին ուղիների, ինչը թույլ է տալիս այն շարժվել հակառակ ուղղություններով պարուրաձև օպտիկամանրաթելային օղակի երկայնքով: Երբ FOG-ի հետ ներկառուցված կրիչը պտտվում է, երկու ճառագայթների միջև շարժման ժամանակի տարբերությունը համեմատական է կրիչի պտտման անկյունային արագությանը: Այս ժամանակային ուշացումը, որը հայտնի է որպես Սագնակի փուլային տեղաշարժ, այնուհետև ճշգրտորեն չափվում է, ինչը թույլ է տալիս FOG-ին տրամադրել կրիչի պտույտի վերաբերյալ ճշգրիտ տվյալներ:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպի սկզբունքը ներառում է լույսի փունջ արձակել լուսադետեկտորից: Այս լույսի փունջը անցնում է միակցիչի միջով՝ մտնելով մի ծայրից և դուրս գալով մյուսից: Այնուհետև այն անցնում է օպտիկական օղակով: Տարբեր ուղղություններից եկող երկու լույսի փնջեր մտնում են օղակի մեջ և շրջանցելուց հետո կազմում են կոհերենտ սուպերդիրք: Վերադարձող լույսը կրկին մտնում է լույս արձակող դիոդ (LED), որն օգտագործվում է դրա ինտենսիվությունը չափելու համար: Չնայած օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպի սկզբունքը կարող է պարզ թվալ, ամենակարևոր մարտահրավերը երկու լույսի փնջերի օպտիկական ուղու երկարությանը ազդող գործոնների վերացումն է: Սա օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների մշակման ամենակարևոր խնդիրներից մեկն է:
1: գերլուսարձակող դիոդ 2: լուսադետեկտորային դիոդ
3. լույսի աղբյուրի միակցիչ 4.մանրաթելային օղակաձև միակցիչ 5. օպտիկական մանրաթելային օղակ
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների առավելությունները
FOG-ները առաջարկում են մի շարք առավելություններ, որոնք դրանք անգնահատելի են դարձնում իներցիոն նավիգացիոն համակարգերում: Դրանք հայտնի են իրենց բացառիկ ճշգրտությամբ, հուսալիությամբ և դիմացկունությամբ: Ի տարբերություն մեխանիկական գիրոսկոպների, FOG-ները շարժական մասեր չունեն, ինչը նվազեցնում է մաշվածության և պատռվածքի ռիսկը: Բացի այդ, դրանք դիմացկուն են ցնցումների և թրթռումների նկատմամբ, ինչը դրանք իդեալական է դարձնում այնպիսի պահանջկոտ միջավայրերի համար, ինչպիսիք են ավիատիեզերական և պաշտպանական կիրառությունները:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների ինտեգրումը իներցիոն նավիգացիայի մեջ
Իներցիոն նավիգացիոն համակարգերը ավելի ու ավելի են ներառում FOG-ներ՝ իրենց բարձր ճշգրտության և հուսալիության շնորհիվ: Այս գիրոսկոպները ապահովում են անկյունային արագության կարևորագույն չափումներ, որոնք անհրաժեշտ են կողմնորոշման և դիրքի ճշգրիտ որոշման համար: FOG-ները առկա իներցիոն նավիգացիոն համակարգերի մեջ ինտեգրելով՝ օպերատորները կարող են օգտվել նավիգացիոն ճշգրտության բարելավումից, հատկապես այն իրավիճակներում, երբ անհրաժեշտ է ծայրահեղ ճշգրտություն:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների կիրառությունները իներցիոն նավիգացիայում
FOG-ների ներառումը ընդլայնել է իներցիոն նավիգացիոն համակարգերի կիրառությունները տարբեր ոլորտներում: Ավիացիայի և ավիացիայի ոլորտներում FOG-ով հագեցած համակարգերը առաջարկում են ճշգրիտ նավիգացիոն լուծումներ ինքնաթիռների, անօդաչու թռչող սարքերի և տիեզերանավի համար: Դրանք նաև լայնորեն կիրառվում են ծովային նավիգացիայի, երկրաբանական հետազոտությունների և առաջադեմ ռոբոտաշինության մեջ, ինչը թույլ է տալիս այս համակարգերին գործել բարելավված արտադրողականությամբ և հուսալիությամբ:
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների տարբեր կառուցվածքային տարբերակներ
Օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպները լինում են տարբեր կառուցվածքային կոնֆիգուրացիաների, որոնցից գերակշռողը, որն այժմ մտնում է ճարտարագիտության ոլորտ, դա...փակ ցիկլով բևեռացումը պահպանող օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպԱյս գիրոսկոպի միջուկում գտնվում էբևեռացումը պահպանող մանրաթելային օղակ, որը բաղկացած է բևեռացումը պահպանող մանրաթելերից և ճշգրիտ նախագծված շրջանակից: Այս օղակի կառուցումը ներառում է քառակի սիմետրիկ փաթաթման մեթոդ, որը լրացվում է եզակի կնքող գելով՝ պինդ վիճակում գտնվող մանրաթելային օղակաձև կծիկ ձևավորելու համար:
Հիմնական առանձնահատկություններըԲևեռացման պահպանում՝ օպտիկամանրաթելային Gյրո կծիկ
▶ Եզակի շրջանակի դիզայն.Գիրոսկոպի օղակներն ունեն յուրահատուկ շրջանակային դիզայն, որը հեշտությամբ տեղավորում է տարբեր տեսակի բևեռացում պահպանող մանրաթելեր։
▶ Քառակի սիմետրիկ փաթաթման տեխնիկա.Քառակի սիմետրիկ փաթաթման տեխնիկան նվազագույնի է հասցնում Շուպեի էֆեկտը՝ ապահովելով ճշգրիտ և հուսալի չափումներ։
▶Առաջադեմ կնքող գելային նյութ՝Առաջադեմ կնքող գելային նյութերի օգտագործումը, զուգորդված եզակի կարծրացման տեխնիկայի հետ, բարձրացնում է թրթռումների նկատմամբ դիմադրությունը, ինչի շնորհիվ այս գիրոսկոպի օղակները իդեալական են դառնում պահանջկոտ միջավայրերում կիրառման համար։
▶ Բարձր ջերմաստիճանային կոհերենցիայի կայունություն.Գիրոսկոպի օղակները ցուցաբերում են բարձր ջերմաստիճանային կոհերենտության կայունություն, ապահովելով ճշգրտություն նույնիսկ տարբեր ջերմային պայմաններում։
▶ Պարզեցված թեթև շրջանակ.Գիրոսկոպի օղակները նախագծված են պարզ, բայց թեթև շրջանակով, ինչը երաշխավորում է մշակման բարձր ճշգրտություն։
▶Համակարգչային փաթաթման գործընթաց.Փաթաթման գործընթացը մնում է կայուն՝ հարմարվելով տարբեր ճշգրիտ օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպների պահանջներին։
Հղում
Գրովզ, Պ.Դ. (2008)։ Ներածություն իներցիալ նավիգացիային։Նավիգացիայի հանդես, 61(1), 13-28։
Էլ-Շեյմի, Ն., Հոու, Հ., և Նյու, Շ. (2019): Իներցիոն սենսորների տեխնոլոգիաներ նավիգացիոն կիրառությունների համար. արդիականություն։Արբանյակային նավիգացիա, 1(1), 1-15։
Վուդման, Օ.Ջ. (2007): Ներածություն իներցիալ նավիգացիային։Քեմբրիջի համալսարան, Համակարգչային լաբորատորիա, UCAM-CL-TR-696.
Չատիլա, Ռ., և Լաումոնդ, Ջ.Պ. (1985): Դիրքորոշման հղումներ և հետևողական աշխարհի մոդելավորում շարժական ռոբոտների համար:1985 թվականի IEEE միջազգային ռոբոտաշինության և ավտոմատացման կոնֆերանսի նյութերում(Հատոր 2, էջ 138-145): IEEE: