Đăng ký theo dõi mạng xã hội của chúng tôi để nhận bài đăng nhanh chóng
Trong kỷ nguyên của những bước tiến công nghệ đột phá, hệ thống định vị nổi lên như những trụ cột nền tảng, thúc đẩy nhiều tiến bộ, đặc biệt là trong các lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác cao. Hành trình từ hệ thống định vị thiên văn thô sơ đến Hệ thống Định vị Quán tính (INS) tinh vi là minh chứng cho những nỗ lực không ngừng nghỉ của nhân loại trong việc khám phá và đạt độ chính xác tuyệt đối. Bài phân tích này đi sâu vào cơ chế 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 công cụ hỗ trợ dẫn đường tự động, tính toán chính xác vị trí, hướng và vận tốc của phương tiện, độc lập với các tín hiệu bên ngoài. Các hệ thống này kết hợp hài hòa các cảm biến chuyển động và cảm biến quay, tích hợp liền mạch với các mô hình tính toán về vận tốc ban đầu, vị trí và hướng.
Một INS nguyên mẫu bao gồm ba thành phần chính:
· Máy đo gia tốc: Đây là bộ phận quan trọng ghi lại gia tốc tuyến tính của xe, chuyển đổi chuyển động thành dữ liệu có thể đo được.
· Con quay hồi chuyển: Không thể thiếu 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 điều khiển của INS, xử lý dữ liệu đa chiều để đưa ra phân tích vị trí theo thời gian thực.
Khả năng miễn nhiễm với các tác động bên ngoài của INS khiến nó trở nên không thể thiếu trong lĩnh vực quốc phòng. Tuy nhiên, nó phải đối mặt với hiện tượng "trôi dạt" - sự suy giảm độ chính xác dần dần, đòi hỏi các giải pháp phức tạp như hợp nhất cảm biến để giảm thiểu lỗi (Chatfield, 1997).
Phần 2. Động lực học hoạt động của con quay hồi chuyển sợi quang:
Con quay hồi chuyển sợi quang (FOG) báo hiệu một kỷ nguyên chuyển đổi trong cảm biến quay, tận dụng sự giao thoa của ánh sáng. Với độ chính xác làm cốt lõi, FOG đóng vai trò thiết yếu trong việc ổn định và dẫn đường cho các phương tiện hàng không vũ trụ.
FOG hoạt động dựa trên hiệu ứng Sagnac, trong đó ánh sáng truyền ngược chiều trong một cuộn dây sợi quang đang quay, biểu hiện sự dịch pha tương quan với sự thay đổi tốc độ quay. Cơ chế tinh tế này được chuyển thành các số liệu vận tốc góc chính xác.
Các thành phần thiết yếu bao gồm:
· Nguồn sáng: Điểm khởi đầu, thường là tia laser, bắt đầu hành trình ánh sáng liên kết.
· Cuộn sợi: Một ống dẫn quang học cuộn tròn kéo dài quỹ đạo của ánh sáng, do đó khuếch đại hiệu ứng Sagnac.
· Bộ tách sóng quang: Bộ phận này phân biệt các mẫu giao thoa phức tạp của ánh sáng.
Phần 3: Ý nghĩa của việc phân cực trong việc duy trì vòng sợi:
Các vòng sợi quang duy trì phân cực (PM), yếu tố cốt lõi của FOG, đảm bảo trạng thái phân cực đồng đều của ánh sáng, một yếu tố then chốt quyết định độ chính xác của mẫu giao thoa. Các sợi quang chuyên dụng này, chống lại sự phân tán chế độ phân cực, tăng cường độ nhạy và tính xác thực của FOG (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 được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ điều phối các chuyến bay không người lái đến đảm bảo tính ổn định trong bối cảnh môi trường biến động khó lường. Một minh chứng cho độ tin cậy của chúng là việc triển khai trên các xe tự hành sao Hỏa của NASA, tạo điều kiện cho việc định vị ngoài Trái Đất an toàn tuyệt đối (Maimone, Cheng và Matthies, 2007).
Quỹ đạo thị trường dự đoán một thị trường ngách đang phát triển mạnh mẽ cho các công nghệ này, với các hướng nghiên cứu nhằm củng cố khả năng phục hồi của hệ thống, ma trận chính xác và phổ khả năng thích ứng (MarketsandMarkets, 2020).
Con quay hồi chuyển laser vòng
Sơ đồ con quay hồi chuyển sợi quang dựa trên hiệu ứng Sagnac
Tài liệu tham khảo:
- Chatfield, AB, 1997.Nguyên lý cơ bản của dẫn đường 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.
- Kersey, AD, et al., 1996. "Con quay hồi chuyển sợi quang: 20 năm tiến bộ công nghệ", trongBiên bản của IEEE,84(12), trang 1830-1834.
- Maimone, MW, Cheng, Y., và Matthies, L., 2007. "Đo khoảng cách bằng hình ảnh trên xe thám hiểm sao Hỏa - Một công cụ đảm bảo lái xe chính xác và hình ảnh khoa học,"Tạp chí IEEE Robotics & Automation,14(2), trang 54-62.
- MarketsandMarkets, 2020. "Thị trường hệ thống dẫn đường 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 cam đoan rằng một số hình ảnh hiển thị trên trang web của chúng tôi được thu thập từ internet và Wikipedia nhằm mục đích giáo dục và chia sẻ thông tin. Chúng tôi tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của tất cả tác giả gốc. Những hình ảnh này được sử dụng không nhằm mục đích thương mại.
- Nếu bạn tin rằng bất kỳ nội dung nào được sử dụng 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 ghi rõ nguồn, 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 phong phú về 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.cnChúng tôi cam kết sẽ hành động ngay lập tức khi nhận được bất kỳ thông báo nào và đảm bảo hợp tác 100% để giải quyết mọi vấn đề như vậy.
Thời gian đăng: 18-10-2023
