რა არის ინერციული ნავიგაცია?
ინერციული ნავიგაციის საფუძვლები
ინერციული ნავიგაციის ფუნდამენტური პრინციპები მსგავსია სხვა ნავიგაციის მეთოდების პრინციპებთან. იგი ეყრდნობა საკვანძო ინფორმაციის მიღებას, მათ შორის საწყის პოზიციას, საწყისი ორიენტაციას, მოძრაობის მიმართულებასა და ორიენტაციას ყოველ მომენტში, და ამ მონაცემების თანდათანობით ინტეგრირებას (მათემატიკური ინტეგრაციის ოპერაციების ანალოგიურად) სანავიგაციო პარამეტრების ზუსტად განსაზღვრისთვის, როგორიცაა ორიენტაცია და პოზიცია.
სენსორების როლი ინერციულ ნავიგაციაში
მოძრავი ობიექტის მიმდინარე ორიენტაციის (დამოკიდებულების) და პოზიციის ინფორმაციის მისაღებად, ინერციული სანავიგაციო სისტემები იყენებენ კრიტიკული სენსორების კომპლექტს, რომელიც ძირითადად შედგება აქსელერომეტრებისა და გიროსკოპებისგან. ეს სენსორები ზომავენ მატარებლის კუთხურ სიჩქარეს და აჩქარებას ინერციულ საცნობარო ჩარჩოში. შემდეგ მონაცემები ინტეგრირდება და მუშავდება დროთა განმავლობაში სიჩქარისა და ფარდობითი პოზიციის ინფორმაციის მისაღებად. შემდგომში, ეს ინფორმაცია გარდაიქმნება სანავიგაციო კოორდინატთა სისტემად, საწყის პოზიციის მონაცემებთან ერთად, რაც მთავრდება გადამზიდველის ამჟამინდელი მდებარეობის განსაზღვრით.
ინერციული სანავიგაციო სისტემების მუშაობის პრინციპები
ინერციული სანავიგაციო სისტემები ფუნქციონირებს როგორც დამოუკიდებელი, შიდა დახურული ნავიგაციის სისტემები. ისინი არ ეყრდნობიან რეალურ დროში გარე მონაცემების განახლებებს ოპერატორის მოძრაობის დროს შეცდომების გამოსასწორებლად. როგორც ასეთი, ერთი ინერციული სანავიგაციო სისტემა შესაფერისია მოკლე ხანგრძლივობის სანავიგაციო ამოცანებისთვის. ხანგრძლივი ოპერაციებისთვის, ის უნდა იყოს შერწყმული სხვა სანავიგაციო მეთოდებთან, როგორიცაა თანამგზავრზე დაფუძნებული სანავიგაციო სისტემები, რათა პერიოდულად გამოსწორდეს დაგროვილი შიდა შეცდომები.
ინერციული ნავიგაციის დამალვა
თანამედროვე სანავიგაციო ტექნოლოგიებში, მათ შორის ციური ნავიგაცია, სატელიტური ნავიგაცია და რადიო ნავიგაცია, ინერციული ნავიგაცია გამოირჩევა როგორც ავტონომიური. ის არც ასხივებს სიგნალებს გარე გარემოზე და არც არის დამოკიდებული ციურ ობიექტებზე ან გარე სიგნალებზე. შესაბამისად, ინერციული სანავიგაციო სისტემები გთავაზობთ დამალვის უმაღლეს დონეს, რაც მათ იდეალურს ხდის აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ მაქსიმალურ კონფიდენციალურობას.
ინერციული ნავიგაციის ოფიციალური განმარტება
ინერციული ნავიგაციის სისტემა (INS) არის სანავიგაციო პარამეტრების შეფასების სისტემა, რომელიც იყენებს გიროსკოპებს და აქსელერომეტრებს სენსორებად. სისტემა, რომელიც დაფუძნებულია გიროსკოპების გამომუშავებაზე, აყალიბებს სანავიგაციო კოორდინატთა სისტემას, ხოლო იყენებს ამაჩქარებლების გამომუშავებას ნავიგაციის კოორდინატთა სისტემაში გადამზიდის სიჩქარისა და პოზიციის გამოსათვლელად.
ინერციული ნავიგაციის აპლიკაციები
ინერციულმა ტექნოლოგიამ იპოვა ფართო აპლიკაციები სხვადასხვა სფეროებში, მათ შორის აერონავტიკა, ავიაცია, საზღვაო, ნავთობის ძებნა, გეოდეზია, ოკეანოგრაფიული კვლევები, გეოლოგიური ბურღვა, რობოტიკა და სარკინიგზო სისტემები. მოწინავე ინერციული სენსორების მოსვლასთან ერთად, ინერციულმა ტექნოლოგიამ გააფართოვა თავისი სარგებლობა საავტომობილო ინდუსტრიაში და სამედიცინო ელექტრო მოწყობილობებზე, სხვა სფეროებთან ერთად. აპლიკაციების ეს გაფართოებული სფერო ხაზს უსვამს ინერციული ნავიგაციის მზარდ როლს მრავალი აპლიკაციისთვის მაღალი სიზუსტის ნავიგაციისა და პოზიციონირების შესაძლებლობების უზრუნველსაყოფად.
ინერციული ხელმძღვანელობის ძირითადი კომპონენტი:ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპი
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპების შესავალი
ინერციული სანავიგაციო სისტემები დიდწილად ეყრდნობა მათი ძირითადი კომპონენტების სიზუსტეს და სიზუსტეს. ერთ-ერთი ასეთი კომპონენტი, რომელმაც მნიშვნელოვნად გაზარდა ამ სისტემების შესაძლებლობები, არის ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპი (FOG). FOG არის კრიტიკული სენსორი, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს გადამზიდის კუთხური სიჩქარის გასაზომად შესანიშნავი სიზუსტით.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპის ოპერაცია
ნისლი ფუნქციონირებს Sagnac-ის ეფექტის პრინციპით, რაც გულისხმობს ლაზერის სხივის გაყოფას ორ ცალკეულ ბილიკზე, რაც საშუალებას აძლევს მას გადაადგილდეს საპირისპირო მიმართულებით დახვეული ოპტიკური მარყუჟის გასწვრივ. როდესაც მატარებელი, ჩაშენებული FOG-თან, ბრუნავს, ორ სხივს შორის მგზავრობის დროის სხვაობა პროპორციულია მატარებლის ბრუნვის კუთხური სიჩქარის. ეს დროის დაყოვნება, რომელიც ცნობილია როგორც Sagnac ფაზის ცვლა, შემდეგ ზუსტად იზომება, რაც საშუალებას აძლევს FOG-ს მიაწოდოს ზუსტი მონაცემები გადამზიდველის ბრუნვის შესახებ.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპის პრინციპი გულისხმობს სინათლის სხივის გამოსხივებას ფოტოდეტექტორიდან. ეს სინათლის სხივი გადის წყვილს, შედის ერთი ბოლოდან და გამოდის მეორე ბოლოდან. შემდეგ ის მოძრაობს ოპტიკური მარყუჟის მეშვეობით. სინათლის ორი სხივი, რომელიც მოდის სხვადასხვა მიმართულებით, შედის მარყუჟში და ასრულებს თანმიმდევრულ სუპერპოზიციას გარშემო შემობრუნების შემდეგ. დაბრუნებული შუქი ხელახლა შედის სინათლის გამოსხივების დიოდში (LED), რომელიც გამოიყენება მისი ინტენსივობის დასადგენად. მიუხედავად იმისა, რომ ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპის პრინციპი შეიძლება მარტივი ჩანდეს, ყველაზე მნიშვნელოვანი გამოწვევა მდგომარეობს იმ ფაქტორების აღმოფხვრაში, რომლებიც გავლენას ახდენენ ორი სინათლის სხივის ოპტიკური ბილიკის სიგრძეზე. ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი საკითხი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპების შემუშავებაში.
1: სუპერლუმინესცენტური დიოდი 2: ფოტოდეტექტორის დიოდი
3.შუქის წყაროს დამწყებ 4.ბოჭკოვანი რგოლის დამწყებ 5.ოპტიკური ბოჭკოვანი ბეჭედი
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპების უპირატესობები
ნისლები გვთავაზობენ რამდენიმე უპირატესობას, რაც მათ ფასდაუდებელს ხდის ინერციულ სანავიგაციო სისტემებში. ისინი ცნობილია მათი განსაკუთრებული სიზუსტით, საიმედოობითა და გამძლეობით. მექანიკური გიროსისგან განსხვავებით, FOG-ებს არ აქვთ მოძრავი ნაწილები, რაც ამცირებს ცვეთა და გაფუჭების რისკს. გარდა ამისა, ისინი მდგრადია შოკისა და ვიბრაციის მიმართ, რაც მათ იდეალურს ხდის მომთხოვნი გარემოსთვის, როგორიცაა კოსმოსური და თავდაცვის პროგრამები.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპების ინტეგრაცია ინერციულ ნავიგაციაში
ინერციული სანავიგაციო სისტემები სულ უფრო მეტად აერთიანებს FOG-ებს მათი მაღალი სიზუსტისა და საიმედოობის გამო. ეს გიროსკოპები უზრუნველყოფენ გადამწყვეტი კუთხური სიჩქარის გაზომვას, რომელიც საჭიროა ორიენტაციისა და პოზიციის ზუსტი განსაზღვრისთვის. FOG-ების არსებულ ინერციულ სანავიგაციო სისტემებში ინტეგრირებით, ოპერატორებს შეუძლიათ ისარგებლონ ნავიგაციის გაუმჯობესებული სიზუსტით, განსაკუთრებით ისეთ სიტუაციებში, სადაც უკიდურესი სიზუსტეა საჭირო.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპების გამოყენება ინერციულ ნავიგაციაში
FOG-ების ჩართვამ გააფართოვა ინერციული სანავიგაციო სისტემების აპლიკაციები სხვადასხვა დომენებში. აერონავტიკასა და ავიაციაში, FOG-ით აღჭურვილი სისტემები გვთავაზობენ ზუსტ სანავიგაციო გადაწყვეტილებებს თვითმფრინავებისთვის, თვითმფრინავებისთვის და კოსმოსური ხომალდებისთვის. ისინი ასევე ფართოდ გამოიყენება საზღვაო ნავიგაციაში, გეოლოგიურ კვლევებში და მოწინავე რობოტიკაში, რაც ამ სისტემებს საშუალებას აძლევს იმუშაონ გაუმჯობესებული წარმადობითა და საიმედოობით.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპების სხვადასხვა სტრუქტურული ვარიანტები
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპები მოდის სხვადასხვა სტრუქტურულ კონფიგურაციებში, რომელთაგან უპირატესი ამჟამად შედის ინჟინერიის სფეროში.დახურული მარყუჟის პოლარიზაციის შესანარჩუნებელი ბოჭკოვანი გიროსკოპი. ამ გიროსკოპის ბირთვში არისპოლარიზაციის შემანარჩუნებელი ბოჭკოვანი მარყუჟი, რომელიც მოიცავს პოლარიზაციის შემანარჩუნებელ ბოჭკოებს და ზუსტად შემუშავებულ ჩარჩოს. ამ მარყუჟის კონსტრუქცია მოიცავს ოთხჯერ სიმეტრიულ გრაგნილ მეთოდს, რომელსაც ემატება უნიკალური დალუქვის გელით მყარი მდგომარეობის ბოჭკოვანი მარყუჟის ხვეულის შესაქმნელად.
ძირითადი მახასიათებლებიპოლარიზაცია-შენარჩუნების ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გyro Coil
▶ უნიკალური ჩარჩო დიზაინი:გიროსკოპის მარყუჟებს აქვთ გამორჩეული ჩარჩოს დიზაინი, რომელიც ადვილად იტევს სხვადასხვა ტიპის პოლარიზაციის შემანარჩუნებელ ბოჭკოებს.
▶ ოთხმხრივი სიმეტრიული გრაგნილის ტექნიკა:ოთხმაგი სიმეტრიული გრაგნილის ტექნიკა მინიმუმამდე ამცირებს შუპის ეფექტს, რაც უზრუნველყოფს ზუსტ და საიმედო გაზომვებს.
▶ მოწინავე დალუქვის გელის მასალა:მოწინავე დალუქვის გელის მასალების გამოყენება, უნიკალურ გამაგრების ტექნიკასთან ერთად, აძლიერებს ვიბრაციის წინააღმდეგობას, რაც ამ გიროსკოპის მარყუჟებს იდეალურს ხდის მომთხოვნ გარემოში გამოსაყენებლად.
▶მაღალი ტემპერატურის თანმიმდევრულობის სტაბილურობა:გიროსკოპის მარყუჟები ავლენენ მაღალი ტემპერატურის თანმიმდევრულ სტაბილურობას, რაც უზრუნველყოფს სიზუსტეს სხვადასხვა თერმულ პირობებშიც კი.
▶ გამარტივებული მსუბუქი ჩარჩო:გიროსკოპის მარყუჟები შემუშავებულია მარტივი, მაგრამ მსუბუქი ჩარჩოთი, რაც უზრუნველყოფს დამუშავების მაღალ სიზუსტეს.
▶ თანმიმდევრული გრაგნილის პროცესი:გრაგნილი პროცესი რჩება სტაბილური, ადაპტირდება სხვადასხვა ზუსტი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპის მოთხოვნებთან.
მითითება
Groves, PD (2008). ინერციული ნავიგაციის შესავალი.ნავიგაციის ჟურნალი, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). ინერციული სენსორების ტექნოლოგიები სანავიგაციო აპლიკაციებისთვის: თანამედროვე.სატელიტური ნავიგაცია, 1(1), 1-15.
ვუდმენი, OJ (2007). ინერციული ნავიგაციის შესავალი.კემბრიჯის უნივერსიტეტი, კომპიუტერული ლაბორატორია, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). პოზიციის მითითება და თანმიმდევრული მსოფლიო მოდელირება მობილური რობოტებისთვის.1985 წლის IEEE საერთაშორისო კონფერენციის მასალები რობოტიკისა და ავტომატიზაციის შესახებ(ტ. 2, გვ. 138-145). IEEE.
გჭირდებათ უფასო კონსულტაცია?
ჩემი ზოგიერთი პროექტი
გასაოცარი ნამუშევრები, რომლებშიც მე შევიტანე წვლილი. ამაყად!
