Tregðuleiðsögn

FOGs íhlutalausnir

Hvað er tregðuleiðsögn?

Grundvallaratriði tregðuleiðsögu

Grundvallarreglur tregðusiglinga eru í ætt við aðrar siglingaraðferðir.Það byggir á því að afla lykilupplýsinga, þar á meðal upphafsstöðu, upphafsstefnu, stefnu og stefnu hreyfingar á hverju augnabliki, og smám saman samþætta þessi gögn (líkt og stærðfræðilegar samþættingaraðgerðir) til að ákvarða nákvæmlega siglingabreytur, svo sem stefnu og staðsetningu.

Hlutverk skynjara í tregðuleiðsögn

Til að fá upplýsingar um núverandi stefnu (viðhorf) og staðsetningu hlutar á hreyfingu, notar tregðuleiðsögukerfi sett af mikilvægum skynjurum, sem samanstanda fyrst og fremst af hröðunarmælum og gyroscopes.Þessir skynjarar mæla hornhraða og hröðun burðarefnisins í tregðuviðmiðunarramma.Gögnin eru síðan samþætt og unnin með tímanum til að fá upplýsingar um hraða og hlutfallslega staðsetningu.Í kjölfarið er þessum upplýsingum umbreytt í leiðsöguhnitakerfið, ásamt upphafsstaðsetningargögnum, sem lýkur með því að ákvarða núverandi staðsetningu flutningsaðilans.

Starfsreglur tregðuleiðsögukerfa

Tregðuleiðsögukerfi starfa sem sjálfstætt, innri lokað leiðsögukerfi.Þeir treysta ekki á ytri gagnauppfærslur í rauntíma til að leiðrétta villur meðan á hreyfingu flutningsaðilans stendur.Sem slíkt er eitt tregðuleiðsögukerfi hentugur fyrir stutt leiðsöguverkefni.Fyrir langvarandi aðgerðir verður að sameina það með öðrum leiðsöguaðferðum, svo sem leiðsögukerfum sem byggjast á gervihnöttum, til að leiðrétta uppsafnaðar innri villur reglulega.

The concealability of inertial Navigation

Í nútíma leiðsögutækni, þar með talið himneskum siglingum, gervihnattaleiðsögn og útvarpsleiðsögu, stendur tregðuleiðsögn upp úr sem sjálfstætt.Það gefur hvorki merki til ytra umhverfisins né er háð himneskum hlutum eða ytri merkjum.Þar af leiðandi bjóða tregðuleiðsögukerfi upp á hæsta stigi felanleika, sem gerir þau tilvalin fyrir forrit sem krefjast fyllstu trúnaðar.

Opinber skilgreining á tregðuleiðsögn

Inertial Navigation System (INS) er matskerfi fyrir siglingarfæribreytur sem notar gírósjár og hröðunarmæla sem skynjara.Kerfið, sem byggir á úttak gyroscopes, kemur á fót leiðsöguhnitakerfi á meðan það notar úttak hröðunarmæla til að reikna út hraða og stöðu burðarberans í leiðsöguhnitakerfinu.

Forrit fyrir tregðuleiðsögu

Tregðutækni hefur fundið víðtæka notkun á ýmsum sviðum, þar á meðal í geimferðum, flugi, sjó, jarðolíurannsóknum, jarðfræði, sjómælingum, jarðfræðilegum borunum, vélfærafræði og járnbrautakerfum.Með tilkomu háþróaðra tregðuskynjara hefur tregðutækni aukið notagildi sitt til bílaiðnaðarins og rafeindatækja til lækninga, meðal annarra sviða.Þetta stækkandi umfang forrita undirstrikar sífellt mikilvægara hlutverk tregðuleiðsögu í því að bjóða upp á mikla nákvæmni leiðsögu- og staðsetningarmöguleika fyrir fjölmörg forrit.

Kjarnaþáttur tregðuleiðsagnar:Ljósleiðari gírósjá

Kynning á ljósleiðaragírósjónum

Tregðuleiðsögukerfi reiða sig mjög á nákvæmni og nákvæmni kjarnahluta þeirra.Einn slíkur íhlutur sem hefur aukið getu þessara kerfa verulega er ljósleiðaraskífan (FOG).FOG er mikilvægur skynjari sem gegnir lykilhlutverki við að mæla hornhraða burðarbúnaðarins með ótrúlegri nákvæmni.

Aðgerð með ljósleiðaragírósjá

FOGs starfa á meginreglunni um Sagnac áhrif, sem felur í sér að skipta leysigeisla í tvær aðskildar leiðir, sem gerir honum kleift að ferðast í gagnstæðar áttir meðfram spólu ljósleiðaralykkju.Þegar burðarefnið, sem er innbyggt með þokunni, snýst, er munurinn á ferðatíma milli beggja geislanna í réttu hlutfalli við hornhraða snúnings burðarins.Þessi tímatöf, þekkt sem Sagnac fasaskiptin, er síðan nákvæmlega mæld, sem gerir FOG kleift að veita nákvæmar upplýsingar um snúning burðarberans.

Meginreglan um ljósleiðara gyroscope felur í sér að gefa frá sér ljósgeisla frá ljósnema.Þessi ljósgeisli fer í gegnum tengi, fer inn frá einum enda og út úr öðrum.Það ferðast síðan í gegnum ljóslykkju.Tveir ljósgeislar, sem koma úr mismunandi áttum, fara inn í lykkjuna og ljúka samfelldri yfirsetningu eftir að hafa hringsólað.Skilaljósið fer aftur inn í ljósdíóða (LED), sem er notuð til að greina styrkleika hennar.Þó að meginreglan um ljósleiðarasjónauka kann að virðast einföld, liggur mikilvægasta áskorunin í að útrýma þáttum sem hafa áhrif á ljósleiðarlengd ljósgeislanna tveggja.Þetta er eitt af mikilvægustu vandamálunum sem standa frammi fyrir í þróun ljósleiðarasnúra.

1: ofurljómandi díóða 2: ljósnema díóða

3.ljósgjafatengi 4.fiber hring tengi 5.ljósleiðarahringur

Kostir ljósleiðaragíra

FOGs bjóða upp á nokkra kosti sem gera þær ómetanlegar í tregðuleiðsögukerfum.Þeir eru þekktir fyrir einstaka nákvæmni, áreiðanleika og endingu.Ólíkt vélrænum gyros, hafa FOG enga hreyfanlega hluta, sem dregur úr hættu á sliti.Að auki eru þau ónæm fyrir höggi og titringi, sem gerir þau tilvalin fyrir krefjandi umhverfi eins og flug- og varnarmál.

Samþætting ljósleiðaragíra í tregðuleiðsögn

Tregðuleiðsögukerfi eru í auknum mæli að innlima FOGs vegna mikillar nákvæmni þeirra og áreiðanleika.Þessir gyroscopes veita mikilvægar hornhraðamælingar sem þarf til að ákvarða stefnu og staðsetningu nákvæma.Með því að samþætta FOG í núverandi tregðuleiðsögukerfi geta rekstraraðilar notið góðs af bættri leiðsögunákvæmni, sérstaklega í aðstæðum þar sem mikil nákvæmni er nauðsynleg.

Notkun ljósleiðaragíra í tregðuleiðsögn

Innlimun FOGs hefur aukið notkun tregðuleiðsögukerfa á ýmsum sviðum.Í geim- og flugmálum bjóða FOG-útbúin kerfi upp á nákvæmar leiðsögulausnir fyrir flugvélar, dróna og geimfar.Þau eru einnig mikið notuð í siglingum á sjó, jarðfræðilegum könnunum og háþróaðri vélfærafræði, sem gerir þessum kerfum kleift að starfa með aukinni afköstum og áreiðanleika.

Mismunandi uppbyggingarafbrigði af ljósleiðaragíróskópum

Ljósleiðarar koma í ýmsum burðarstillingum, þar sem sú ríkjandi sem nú fer inn á sviði verkfræðinnar erlokuð lykkja skautun-viðhald ljósleiðara gyroscope.Kjarni þessa gyroscope erskautunarviðhald trefjalykkja, sem samanstendur af trefjum sem viðhalda skautun og nákvæmlega hönnuðum ramma.Smíði þessarar lykkju felur í sér fjórfalda samhverfa vindaaðferð, bætt við einstakt þéttihlaup til að mynda trefjalykkja í föstu formi.

Helstu eiginleikarSkautun-viðhald ljósleiðara Gyro Coil

▶ Einstök rammahönnun:Lykkjurnar eru með áberandi rammahönnun sem rúmar ýmsar gerðir af skautunarviðhaldi trefjum á auðveldan hátt.

▶Fjórfalt samhverf vindatækni:Fjórfalda samhverfa vindatæknin lágmarkar Shupe áhrifin og tryggir nákvæmar og áreiðanlegar mælingar.

▶ Háþróað þéttingargel efni:Notkun háþróaðs þéttihlaupsefna, ásamt einstakri herðingartækni, eykur viðnám gegn titringi, sem gerir þessar gyroscope-lykkjur tilvalnar fyrir notkun í krefjandi umhverfi.

▶ Stöðugleiki við háhitasamræmi:Snúningslykkjur sýna stöðugleika í háum hita, sem tryggir nákvæmni jafnvel við mismunandi hitauppstreymi.

▶ Einfölduð léttur rammi:Lykkjurnar eru hannaðar með einfaldri en léttri ramma sem tryggir mikla vinnslu nákvæmni.

▶Samkvæmt vindaferli:Snúningsferlið er stöðugt og aðlagar sig að kröfum ýmissa nákvæmni ljósleiðaragíra.

Tilvísun

Groves, PD (2008).Kynning á tregðuleiðsögn.The Journal of Navigation, 61(1), 13-28.

El-Sheimy, N., Hou, H. og Niu, X. (2019).Tregðuskynjaratækni fyrir siglingaforrit: nýjustu tækni.Gervihnattaleiðsögn, 1(1), 1-15.

Woodman, OJ (2007).Kynning á tregðuleiðsögn.University of Cambridge, Computer Laboratory, UCAM-CL-TR-696.

Chatila, R. og Laumond, JP (1985).Stöðutilvísun og samkvæm heimslíkön fyrir farsíma vélmenni.Í Proceedings of the 1985 IEEE International Conference on Robotics and Automation(2. bindi, bls. 138-145).IEEE.