Hệ thống dẫn đường quán tính và công nghệ con quay hồi chuyển sợi quang

Đăng ký phương tiện truyền thông xã hội của chúng tôi để đăng bài nhanh chóng

Trong kỷ nguyên của những bước tiến đột phá về công nghệ, hệ thống định vị nổi lên như những trụ cột nền tảng, thúc đẩy nhiều tiến bộ, đặc biệt là trong các lĩnh vực quan trọng về độ chính xác. Hành trình từ hệ thống dẫn đường thiên thể thô sơ đến Hệ thống dẫn đường quán tính (INS) phức tạp là điển hình cho những nỗ lực không ngừng nghỉ của nhân loại trong việc khám phá và xác định chính xác độ chính xác. Phân tích này đi sâu vào cơ học phức tạp của INS, khám phá công nghệ tiên tiến của Con quay hồi chuyển sợi quang (FOG) và vai trò then chốt của Phân cực trong việc duy trì vòng sợi quang.

Phần 1: Giải mã hệ thống dẫn đường quán tính (INS):

Hệ thống dẫn đường quán tính (INS) nổi bật là thiết bị hỗ trợ điều hướng tự động, tính toán chính xác vị trí, hướng và vận tốc của phương tiện, không phụ thuộc vào tín hiệu bên ngoài. Các hệ thống này hài hòa các cảm biến chuyển động và quay, tích hợp liền mạch với các mô hình tính toán về vận tốc, vị trí và hướng ban đầu.

Một INS nguyên mẫu bao gồm ba thành phần chính:

· Gia tốc kế: Những yếu tố quan trọng này đăng ký gia tốc tuyến tính của xe, chuyển chuyển động thành dữ liệu có thể đo được.
· Con quay hồi chuyển: Tích hợp để xác định vận tốc góc, các thành phần này đóng vai trò then chốt trong việc định hướng hệ thống.
· Mô-đun máy tính: Trung tâm thần kinh của INS, xử lý dữ liệu nhiều mặt để mang lại phân tích vị trí theo thời gian thực.

Khả năng miễn dịch của INS trước những gián đoạn từ bên ngoài khiến nó trở nên không thể thiếu trong các lĩnh vực quốc phòng. Tuy nhiên, nó phải vật lộn với tình trạng 'trôi dạt' - độ chính xác bị suy giảm dần dần, đòi hỏi các giải pháp phức tạp như phản ứng tổng hợp cảm biến để giảm thiểu lỗi (Chatfield, 1997).

Tương tác các thành phần hệ thống dẫn đường quán tính

Phần 2. Động lực hoạt động của con quay hồi chuyển sợi quang:

Con quay hồi chuyển sợi quang (FOG) báo trước một kỷ nguyên biến đổi trong cảm biến quay, tận dụng sự giao thoa của ánh sáng. Với cốt lõi là độ chính xác, FOG rất quan trọng đối với việc ổn định và điều hướng của các phương tiện hàng không vũ trụ.

FOG hoạt động dựa trên hiệu ứng Sagnac, trong đó ánh sáng truyền theo hướng ngược nhau trong cuộn sợi quay, biểu hiện sự dịch pha tương quan với sự thay đổi tốc độ quay. Cơ chế sắc thái này chuyển thành các số liệu vận tốc góc chính xác.

Các thành phần thiết yếu bao gồm:

· Nguồn sáng: Điểm khởi đầu, điển hình là tia laser, bắt đầu hành trình ánh sáng kết hợp.
· Cuộn sợi: Một ống dẫn quang cuộn, kéo dài quỹ đạo của ánh sáng, từ đó khuếch đại hiệu ứng Sagnac.
· Bộ tách sóng quang: Thành phần này phân biệt các kiểu giao thoa phức tạp của ánh sáng.

Trình tự hoạt động của con quay hồi chuyển sợi quang

Phần 3: Ý nghĩa của việc duy trì vòng sợi quang phân cực:

 

Vòng sợi duy trì phân cực (PM), tinh túy của FOG, đảm bảo trạng thái phân cực đồng đều của ánh sáng, yếu tố quyết định chính về độ chính xác của mẫu giao thoa. Những sợi chuyên dụng này chống lại sự phân tán chế độ phân cực, tăng cường độ nhạy của FOG và tính xác thực của dữ liệu (Kersey, 1996).

Việc lựa chọn sợi PM, được quyết định bởi nhu cầu vận hành, thuộc tính vật lý và sự hài hòa của hệ thống, sẽ ảnh hưởng đến các chỉ số hiệu suất tổng thể.

Phần 4: Ứng dụng và bằng chứng thực nghiệm:

FOG và INS tìm thấy sự cộng hưởng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ việc điều phối các cuộc tấn công trên không không người lái đến đảm bảo độ ổn định của điện ảnh trong bối cảnh môi trường không thể đoán trước. Một minh chứng cho độ tin cậy của chúng là việc triển khai chúng trên tàu Mars Rovers của NASA, tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều hướng ngoài trái đất không an toàn (Maimone, Cheng và Matthies, 2007).

Quỹ đạo thị trường dự đoán một phân khúc đang phát triển cho các công nghệ này, với các hướng nghiên cứu nhằm mục đích củng cố khả năng phục hồi của hệ thống, ma trận chính xác và phổ khả năng thích ứng (MarketsandMarkets, 2020).

Yaw_Axis_Correged.svg
Tin tức liên quan
Con quay hồi chuyển laser dạng vòng

Con quay hồi chuyển laser dạng vòng

Sơ đồ con quay hồi chuyển sợi quang dựa trên hiệu ứng sagnac

Sơ đồ con quay hồi chuyển sợi quang dựa trên hiệu ứng sagnac

Tài liệu tham khảo:

  1. Chatfield, AB, 1997.Nguyên tắc cơ bản của điều hướng quán tính có độ chính xác cao.Tiến bộ trong du hành vũ trụ và hàng không, Tập. 174. Reston, VA: Viện Hàng không và Du hành vũ trụ Hoa Kỳ.
  2. Kersey, AD, và cộng sự, 1996. "Con quay hồi chuyển sợi quang: 20 năm tiến bộ công nghệ," trongKỷ yếu của IEEE,84(12), trang 1830-1834.
  3. Maimone, MW, Cheng, Y., và Matthies, L., 2007. "Đo đường thị giác trên tàu thăm dò sao Hỏa - ​​Công cụ đảm bảo việc lái xe chính xác và chụp ảnh khoa học,"Tạp chí Robotics & Tự động hóa của IEEE,14(2), trang 54-62.
  4. MarketsandMarkets, 2020. "Thị trường hệ thống định vị quán tính theo cấp độ, công nghệ, ứng dụng, thành phần và khu vực - Dự báo toàn cầu đến năm 2025."

 


Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm:

  • Chúng tôi xin tuyên bố rằng một số hình ảnh nhất định hiển thị trên trang web của chúng tôi được thu thập từ internet và Wikipedia nhằm mục đích nâng cao giáo dục và chia sẻ thông tin. Chúng tôi tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của tất cả những người sáng tạo ban đầu. Những hình ảnh này được sử dụng không nhằm mục đích thu lợi thương mại.
  • Nếu bạn tin rằng bất kỳ nội dung nào được sử dụng đều vi phạm bản quyền của bạn, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi sẵn sàng thực hiện các biện pháp thích hợp, bao gồm xóa hình ảnh hoặc cung cấp thông tin ghi nhận phù hợp, để đảm bảo tuân thủ luật và quy định về sở hữu trí tuệ. Mục tiêu của chúng tôi là duy trì một nền tảng giàu nội dung, công bằng và tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của người khác.
  • Vui lòng liên hệ với chúng tôi qua phương thức liên hệ sau,email: sales@lumispot.cn. Chúng tôi cam kết thực hiện hành động ngay lập tức khi nhận được bất kỳ thông báo nào và đảm bảo hợp tác 100% trong việc giải quyết mọi vấn đề như vậy.

Thời gian đăng: Oct-18-2023