Vísindi og rannsóknir

Lausnir fyrir íhluti FOGs

Hvað er tregðuleiðsögn?

Grunnatriði tregðuleiðsögu

Grundvallarreglur tregðuleiðsögu eru svipaðar og í öðrum leiðsöguaðferðum. Hún byggir á því að afla lykilupplýsinga, þar á meðal upphafsstöðu, upphafsstefnu, stefnu og stefnu hreyfingar á hverri stundu, og samþætta þessi gögn smám saman (líkt og stærðfræðilegar samþættingaraðgerðir) til að ákvarða nákvæmlega leiðsögubreytur, svo sem stefnu og staðsetningu.

Hlutverk skynjara í tregðuleiðsögn

Til að fá upplýsingar um núverandi stefnu (stöðu) og staðsetningu hreyfanlegs hlutar nota tregðuleiðsögukerfi safn mikilvægra skynjara, aðallega hröðunarmæla og snúningsmæli. Þessir skynjarar mæla hornhraða og hröðun burðartækisins í tregðuviðmiðunarkerfi. Gögnin eru síðan samþætt og unnin með tímanum til að leiða út upplýsingar um hraða og hlutfallslega staðsetningu. Þessum upplýsingum er síðan breytt í leiðsöguhnitakerfið, ásamt upphafsstöðugögnunum, sem leiðir til ákvörðunar á núverandi staðsetningu burðartækisins.

Virknisreglur tregðuleiðsögukerfa

Tregðuleiðsögukerfi starfa sem sjálfstæð, innri lokuð leiðsögukerfi. Þau reiða sig ekki á rauntíma uppfærslur á utanaðkomandi gögnum til að leiðrétta villur á meðan flugvélin er á hreyfingu. Þess vegna hentar eitt tregðuleiðsögukerfi fyrir stuttar leiðsöguverkefni. Fyrir langvarandi aðgerðir verður að sameina það öðrum leiðsöguaðferðum, svo sem gervihnattatengdum leiðsögukerfum, til að leiðrétta reglulega uppsafnaðar innri villur.

Hyljun tregðuleiðsögu

Í nútíma leiðsögutækni, þar á meðal geimleiðsögu, gervihnattaleiðsögu og útvarpsleiðsögu, sker tregðuleiðsögn sig úr sem sjálfstæð. Hún sendir hvorki merki út í umhverfið né er háð himintunglum eða utanaðkomandi merkjum. Þar af leiðandi bjóða tregðuleiðsögukerfi upp á mesta mögulega feluleika, sem gerir þau tilvalin fyrir forrit sem krefjast mikillar trúnaðar.

Opinber skilgreining á tregðuleiðsögn

Tregðuleiðsögukerfi (INS) er kerfi til að meta leiðsögubreytur sem notar snúningsmæli og hröðunarmæla sem skynjara. Kerfið, byggt á úttaki snúningsmælisins, býr til leiðsöguhnitakerfi og notar úttak hröðunarmæla til að reikna út hraða og staðsetningu burðarberans í leiðsöguhnitakerfinu.

Notkun tregðuleiðsögu

Tregðutækni hefur fundið víðtæka notkun á fjölbreyttum sviðum, þar á meðal í geimferðum, flugi, sjóflutningum, olíuleit, jarðfræði, haffræði, jarðborunum, vélmennum og járnbrautarkerfum. Með tilkomu háþróaðra tregðuskynjara hefur tregðutækni aukið notagildi sitt til bílaiðnaðarins og lækningatækni, svo eitthvað sé nefnt. Þetta vaxandi umfang notkunar undirstrikar sífellt mikilvægara hlutverk tregðuleiðsögu í að veita nákvæma leiðsögn og staðsetningargetu fyrir fjölmörg forrit.

Kjarnaþáttur tregðuleiðsagnar:Ljósleiðara snúningsmælir

Kynning á ljósleiðara-gyroskópum

Tregðuleiðsögukerfi reiða sig mjög á nákvæmni og nákvæmni kjarnaíhluta sinna. Einn slíkur íhlutur sem hefur aukið getu þessara kerfa verulega er ljósleiðarahreyfillinn (FOG). FOG er mikilvægur skynjari sem gegnir lykilhlutverki í að mæla hornhraða burðartækisins með einstakri nákvæmni.

Notkun ljósleiðara snúningssjár

Ljósleiðaraleiðarar (FOGs) virka samkvæmt Sagnac-áhrifum, sem fela í sér að skipta leysigeisla í tvær aðskildar leiðir, sem gerir honum kleift að ferðast í gagnstæðar áttir eftir spírallaga ljósleiðaralykkju. Þegar flutningsaðilinn, sem er innbyggður í FOG-ið, snýst, er munurinn á ferðatíma geislanna tveggja í réttu hlutfalli við hornhraða snúnings flutningsaðilans. Þessi seinkun, þekkt sem Sagnac-fasabreyting, er síðan nákvæmlega mæld, sem gerir FOG-inu kleift að veita nákvæmar upplýsingar um snúning flutningsaðilans.

Meginreglan á bak við ljósleiðarahreyfil felst í því að senda frá sér ljósgeisla frá ljósnema. Þessi ljósgeisli fer í gegnum tengi, inn um annan endann og út um hinn. Hann ferðast síðan í gegnum ljóslykkju. Tveir ljósgeislar, sem koma úr mismunandi áttum, fara inn í lykkjuna og ljúka samhangandi mynd eftir að hafa hringsólað. Ljósið sem kemur aftur fer aftur inn í ljósdíóðu (LED) sem er notuð til að greina styrkleika þess. Þó að meginreglan á bak við ljósleiðarahreyfil virðist einföld, þá felst helsta áskorunin í að útrýma þáttum sem hafa áhrif á ljósleiðarlengd ljósgeislanna tveggja. Þetta er eitt af mikilvægustu áskorununum sem blasa við við þróun ljósleiðarahreyfila.

1: ofurljósandi díóða 2: ljósnemi díóða

3. ljósgjafatengi 4.trefjahringtengi 5. ljósleiðarahringur

Kostir ljósleiðara-gyroskópa

FOG-hreyflar bjóða upp á ýmsa kosti sem gera þá ómetanlega í tregðuleiðsögukerfum. Þeir eru þekktir fyrir einstaka nákvæmni, áreiðanleika og endingu. Ólíkt vélrænum snúningshreyflum hafa FOG-hreyflar enga hreyfanlega hluti, sem dregur úr hættu á sliti. Að auki eru þeir ónæmir fyrir höggum og titringi, sem gerir þá tilvalda fyrir krefjandi umhverfi eins og flug- og varnarmál.

Samþætting ljósleiðara-snúningsmæla í tregðuleiðsögn

Tregðuleiðsögukerfi eru í auknum mæli að nota FOG-mælingar vegna mikillar nákvæmni og áreiðanleika. Þessir snúningsmælar veita mikilvægar mælingar á hornhraða sem þarf til að ákvarða stefnu og staðsetningu nákvæmlega. Með því að samþætta FOG-mælingar í núverandi tregðuleiðsögukerfi geta notendur notið góðs af bættri nákvæmni í leiðsögu, sérstaklega í aðstæðum þar sem mikil nákvæmni er nauðsynleg.

Notkun ljósleiðaraþráða í tregðuleiðsögn

Með því að nota FOG-kerfi (e. FOG) hefur notkun tregðuleiðsögukerfa aukist á ýmsum sviðum. Í flug- og geimferðum bjóða kerfi sem eru búin FOG-kerfum upp á nákvæmar leiðsögulausnir fyrir flugvélar, dróna og geimför. Þau eru einnig mikið notuð í siglingum á sjó, jarðfræðikönnunum og háþróaðri vélmennafræði, sem gerir þessum kerfum kleift að starfa með aukinni afköstum og áreiðanleika.

Mismunandi byggingarafbrigði af ljósleiðara-gyroskópum

Ljósleiðara-snúningsmælir eru fáanlegir í ýmsum byggingarútfærslum, þar sem sá sem er nú að ryðja sér til rúms í verkfræði er ...ljósleiðaragyróskóp með lokuðu lykkju sem viðheldur skautunÍ kjarna þessa snúningsmælis erljósleiðaralykkja sem viðheldur skautun, sem samanstendur af trefjum sem viðhalda skautun og nákvæmlega hönnuðum ramma. Smíði þessarar lykkju felur í sér fjórfalda samhverfa vafningsaðferð, ásamt einstöku þéttigeli til að mynda fastfasa trefjalykkjuspólu.

LykilatriðiLjósleiðari sem viðheldur skautun Gyro spólu

▶Einstök rammahönnun:Lykkjurnar á snúningssjánum eru með sérstaka rammahönnun sem rúmar auðveldlega ýmsar gerðir af trefjum sem viðhalda pólun.

▶ Fjórföld samhverf vindingartækni:Fjórfalda samhverfa vafningstæknin lágmarkar Shupe-áhrifin og tryggir nákvæmar og áreiðanlegar mælingar.

▶ Háþróað þéttiefni:Notkun háþróaðra þéttiefna, ásamt einstakri herðingartækni, eykur viðnám gegn titringi, sem gerir þessar snúningslykkjur tilvaldar fyrir notkun í krefjandi umhverfi.

▶ Stöðugleiki við háan hita:Lykkjur snúningssjárinnar sýna mikla hitastöðugleika, sem tryggir nákvæmni jafnvel við mismunandi hitaskilyrði.

▶ Einfölduð létt ramma:Gyroskoplykkjurnar eru hannaðar með einföldum en léttum ramma, sem tryggir mikla nákvæmni í vinnslu.

▶ Samræmt vindingarferli:Vafningsferlið helst stöðugt og aðlagast kröfum ýmissa nákvæmra ljósleiðara-gyroscopa.

Tilvísun

Groves, PD (2008). Inngangur að tregðuleiðsögu.Tímaritið um siglingar, 61(1), 13-28.

El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Tregðuskynjarar fyrir leiðsöguforrit: nýjustu tækni.Gervihnattaleiðsögn, 1(1), 1-15.

Woodman, OJ (2007). Inngangur að tregðuleiðsögn.Tölvustofa Háskólans í Cambridge, UCAM-CL-TR-696.

Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Staðsetningarvísun og samræmd heimslíkön fyrir hreyfanlega vélmenni.Í fundargerðum frá IEEE alþjóðlegu ráðstefnunni um vélfærafræði og sjálfvirkni árið 1985(2. bindi, bls. 138-145). IEEE.