Was ist Trägheitsnavigation?
Grundlagen der Trägheitsnavigation
Die grundlegenden Prinzipien der Trägheitsnavigation sind denen anderer Navigationsmethoden ähnlich. Es beruht auf der Erfassung von Schlüsselinformationen, einschließlich der anfänglichen Position, der anfänglichen Ausrichtung, der Richtung und der Ausrichtung der Bewegung in jedem Moment und in schrittweisen Integration dieser Daten (analog zu mathematischen Integrationsvorgängen), um die Navigationsparameter wie Orientierung und Position genau zu bestimmen.
Die Rolle von Sensoren bei der Trägheitsnavigation
Um die aktuelle Orientierung (Einstellung) und die Positionsinformationen eines sich bewegenden Objekts zu erhalten, verwenden Trägheitsnavigationssysteme eine Reihe kritischer Sensoren, die hauptsächlich aus Beschleunigungsmesser und Gyroskopen bestehen. Diese Sensoren messen die Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung des Trägers in einem Trägheitsreferenzrahmen. Die Daten werden dann im Laufe der Zeit integriert und verarbeitet, um Geschwindigkeits- und relative Positionsinformationen abzuleiten. Anschließend werden diese Informationen in Verbindung mit den anfänglichen Positionsdaten in das Navigationskoordinatensystem umgewandelt, was zur Bestimmung des aktuellen Ortes des Trägers gipfelte.
Betriebsprinzipien von Trägheitsnavigationssystemen
Inertiale Navigationssysteme wirken als eigenständige, interne Navigationssysteme mit geschlossenem Schleifen. Sie verlassen sich nicht auf externe Datenaktualisierungen in Echtzeit, um Fehler während der Bewegung des Trägers zu korrigieren. Daher eignet sich ein einzelnes Trägheitsnavigationssystem für kurzfristige Navigationsaufgaben. Für langfristige Operationen muss es mit anderen Navigationsmethoden wie satellitenbasierten Navigationssystemen kombiniert werden, um die akkumulierten internen Fehler regelmäßig zu korrigieren.
Die Verschleierung der Trägheitsnavigation
In modernen Navigationstechnologien, einschließlich himmlischer Navigation, Satellitennavigation und Funknavigation, fällt die Trägheit der Navigation als autonom aus. Es gibt weder Signale in die externe Umgebung ab noch von himmlischen Objekten oder externen Signalen ab. Folglich bieten Trägheitsnavigationssysteme ein höchstes Verschleierung und machen sie ideal für Anwendungen, die äußerste Vertraulichkeit erfordern.
Offizielle Definition der Trägheitsnavigation
Inertial Navigation System (INS) ist ein Navigationsparameterschätzungssystem, das Gyroskope und Beschleunigungsmesser als Sensoren verwendet. Das auf der Ausgabe von Gyroskopen basierende System legt ein Navigationskoordinatensystem fest, wobei die Ausgabe von Beschleunigern zur Berechnung der Geschwindigkeit und Position des Trägers im Navigationskoordinatensystem verwendet wird.
Anwendungen der Trägheitsnavigation
Inertial-Technologie hat weitreichende Anwendungen in verschiedenen Bereichen gefunden, darunter Luft- und Raumfahrt, Luftfahrt, Maritime, Erdölforschung, Geodäsie, ozeanografische Umfragen, geologische Bohrungen, Robotik und Eisenbahnsysteme. Mit dem Aufkommen fortschrittlicher Trägheitssensoren hat die Inertial -Technologie unter anderem den Nutzen auf die Automobilindustrie und die medizinischen elektronischen Geräte ausgeweitet. Dieser wachsende Anwendungsbereich unterstreicht die zunehmend zentrale Rolle der Trägheitsnavigation bei der Bereitstellung hochpräzierender Navigations- und Positionierungsfunktionen für eine Vielzahl von Anwendungen.
Die Kernkomponente der Trägheit:Glasfasergyroskop
Einführung in die Glasfasergyroskope
Trägheitsnavigationssysteme basieren stark auf die Genauigkeit und Präzision ihrer Kernkomponenten. Eine solche Komponente, die die Fähigkeiten dieser Systeme erheblich verbessert hat, ist das Fiber -Gyroskop (Nebel). Fog ist ein kritischer Sensor, der eine entscheidende Rolle bei der Messung der Winkelgeschwindigkeit des Trägers mit bemerkenswerter Genauigkeit spielt.
Glasfaser -Optik -Gyroskopoperation
Nebeln arbeiten nach dem Prinzip des Sagnac -Effekts, bei dem ein Laserstrahl in zwei getrennte Pfade aufgeteilt wird, sodass er in entgegengesetzte Richtungen entlang einer entdeckten Glasfaserschleife reist. Wenn der mit dem Nebel eingebettete Träger dreht, ist der Unterschied in der Reisezeit zwischen den beiden Strahlen proportional zur Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Trägers. Diese Zeitverzögerung, die als Sagnac -Phasenverschiebung bezeichnet wird, wird dann genau gemessen, sodass der Nebel genaue Daten bezüglich der Drehung des Trägers liefern kann.
Das Prinzip eines Glasfasergyroskops besteht darin, einen Lichtstrahl aus einem Fotodetektor zu empör. Dieser Lichtstrahl fließt durch einen Koppler, der von einem Ende ausgeht und von einem anderen ausgeht. Es reist dann durch eine optische Schleife. Zwei Lichtstrahlen, die aus verschiedenen Richtungen stammen, betreten die Schleife und absolvieren eine kohärente Überlagerung, nachdem Sie herumkreisen. Das zurückkehrende Licht tritt wieder in eine lichtemittierende Diode (LED) ein, die zur Erkennung seiner Intensität verwendet wird. Während das Prinzip eines Glasfasergyroskops einfach erscheinen mag, liegt die wichtigste Herausforderung darin, Faktoren zu beseitigen, die die optische Pfadlänge der beiden Lichtstrahlen beeinflussen. Dies ist eines der kritischsten Probleme bei der Entwicklung von Glasfaser -Gyroskopen.
1: Überlumineszierende Diode 2: Fotodetektordiode
3.Light Source Coppler 4.Faserringkoppler 5.optisches Faserring
Vorteile von Glasfasergyroskopen
Nebel bieten mehrere Vorteile, die sie in Trägheitsnavigationssystemen von unschätzbarem Wert machen. Sie sind bekannt für ihre außergewöhnliche Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit. Im Gegensatz zu mechanischen Gyros haben Nebel keine beweglichen Teile, wodurch das Risiko von Verschleiß verringert wird. Darüber hinaus sind sie gegen Schock und Vibration resistent, was sie ideal für anspruchsvolle Umgebungen wie Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsanwendungen macht.
Integration von Glasfasergyroskopen in die Trägheitsnavigation
Inertiale Navigationssysteme enthalten aufgrund ihrer hohen Präzision und Zuverlässigkeit zunehmend Nebel. Diese Gyroskope liefern die entscheidenden Messungen der Winkelgeschwindigkeit, die für die genaue Bestimmung der Orientierung und Position erforderlich sind. Durch die Integration von Nebel in die vorhandenen Trägheitsnavigationssysteme können die Betreiber von einer verbesserten Navigationsgenauigkeit profitieren, insbesondere in Situationen, in denen extreme Präzision erforderlich ist.
Anwendungen von Glasfaser -Gyroskopen in der Trägheitsnavigation
Die Einbeziehung von Nebeln hat die Anwendungen von Trägheitsnavigationssystemen auf verschiedene Bereiche erweitert. In der Luft- und Raumfahrt und Luftfahrt bieten nebelgesteuerte Systeme präzise Navigationslösungen für Flugzeuge, Drohnen und Raumfahrzeuge. Sie werden auch ausgiebig für die maritime Navigation, geologische Erhebungen und fortschrittliche Robotik eingesetzt, sodass diese Systeme mit verbesserter Leistung und Zuverlässigkeit arbeiten können.
Verschiedene strukturelle Varianten von Glasfasergyroskopen
Die Glasfasergyroskope sind in verschiedenen strukturellen Konfigurationen erhältlichPolarisation mit geschlossener Schleife faserfasergyroskop. Im Kern dieses Gyroskops steht dasPolarisation Assitaining Faserschleife, bestehend aus polarisationsbekämpfenden Fasern und einem genau gestalteten Rahmen. Die Konstruktion dieser Schleife umfasst eine vierfache symmetrische Wickelmethode, die durch ein einzigartiges Versiegelgel ergänzt wird, um eine Festkörperfaserschleife zu bilden.
Schlüsselmerkmale vonPolarisation-ANTRAGEN FIBER GEBAHR GYro -Spule
▶ Einzigartiges Framework -Design:Die Gyroscope Loops verfügen über ein charakteristisches Gerüstdesign, das mit Leichtigkeit verschiedene Arten von Polarisationsfasern berücksichtigt.
▶ Vierfache symmetrische Wicklungstechnik:Die vierfache symmetrische Wickelungstechnik minimiert den Shupe -Effekt und sorgt für genaue und zuverlässige Messungen.
▶ Erweiterte Versiegelungsgel Material:Der Einsatz fortschrittlicher Versiegelungsgelsmaterialien in Kombination mit einer einzigartigen Aushärtungstechnik verbessert den Widerstand gegen Vibrationen, wodurch diese Gyroskop -Schleifen ideal für Anwendungen in anspruchsvollen Umgebungen.
▶ Hochtemperaturkohärenzstabilität:Die Gyroskop -Schleifen weisen eine hohe Temperaturkohärenzstabilität auf und gewährleisten auch bei unterschiedlichen thermischen Bedingungen die Genauigkeit.
▶ Vereinfachtes leichtes Rahmen:Die Gyroscope -Schleifen sind mit einem einfachen und dennoch leichten Rahmen konstruiert und garantieren eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit.
▶ Konsistenten Wicklungsprozess:Der Wickelprozess bleibt stabil und passt sich an die Anforderungen verschiedener präzisionsfaser -faser -Gyroskope an.
Referenz
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