Ataletal navigasyon nedir?
Ataletal navigasyonun temelleri
Ataletsel navigasyonun temel ilkeleri diğer navigasyon yöntemlerine benzemektedir. Başlangıç konumu, başlangıç yönelimi, her andaki hareketin yönü ve yönü dahil olmak üzere temel bilgileri elde etmeye ve oryantasyon ve konum gibi navigasyon parametrelerini tam olarak belirlemek için bu verilerin kademeli olarak entegre edilmesine (matematiksel entegrasyon işlemlerine benzer) dayanmaktadır.
Ataletal navigasyondaki sensörlerin rolü
Hareketli bir nesnenin mevcut yönünü (tutum) ve konum bilgilerini elde etmek için, atalet navigasyon sistemleri, öncelikle ivmeölçerler ve jiroskoplardan oluşan bir dizi kritik sensör kullanır. Bu sensörler, bir atalet referans çerçevesinde taşıyıcının açısal hızı ve hızlanmasını ölçer. Veriler daha sonra hız ve nispi pozisyon bilgilerini elde etmek için zamanla entegre edilir ve işlenir. Daha sonra, bu bilgiler, taşıyıcının mevcut konumunun belirlenmesiyle sonuçlanan başlangıç konum verileri ile birlikte navigasyon koordinat sistemine dönüştürülür.
Ataletsel navigasyon sistemlerinin çalışma ilkeleri
Ataletsel navigasyon sistemleri, bağımsız, iç kapalı döngü navigasyon sistemleri olarak çalışır. Taşıyıcının hareketi sırasında hataları düzeltmek için gerçek zamanlı harici veri güncellemelerine güvenmezler. Bu nedenle, kısa süreli navigasyon görevleri için tek bir ara navigasyon sistemi uygundur. Uzun süreli işlemler için, biriken dahili hataları periyodik olarak düzeltmek için uydu tabanlı navigasyon sistemleri gibi diğer navigasyon yöntemleriyle birleştirilmelidir.
Ataletsel navigasyonun gizlenebilirliği
Göksel navigasyon, uydu navigasyonu ve radyo navigasyonu dahil olmak üzere modern navigasyon teknolojilerinde, atalet navigasyonu özerk olarak öne çıkıyor. Ne dış ortama sinyaller yaymaz ne de göksel nesnelere veya dış sinyallere bağlı değildir. Sonuç olarak, ataletsel navigasyon sistemleri en yüksek gizlenebilirlik seviyesini sunar, bu da onları en fazla gizlilik gerektiren uygulamalar için ideal hale getirir.
Ataletal navigasyonun resmi tanımı
Ataletsel navigasyon sistemi (INS), sensörler olarak jiroskop ve ivmeölçerler kullanan bir navigasyon parametre tahmin sistemidir. Gyroskopların çıktısına dayanan sistem, navigasyon koordinat sistemindeki taşıyıcının hızını ve konumunu hesaplamak için ivmeölçerlerin çıkışını kullanırken bir navigasyon koordinat sistemi oluşturur.
Ataletal navigasyon uygulamaları
Atalet teknolojisi, havacılık, havacılık, denizcilik, petrol keşfi, jeodezi, oşinografik araştırmalar, jeolojik sondaj, robotik ve demiryolu sistemleri gibi çeşitli alanlarda geniş kapsamlı uygulamalar bulmuştur. Gelişmiş atalet sensörlerinin ortaya çıkmasıyla, atalet teknolojisi, diğer alanların yanı sıra otomotiv endüstrisine ve tıbbi elektronik cihazlara faydasını genişletti. Uygulamaların bu genişleyen kapsamı, çok sayıda uygulama için yüksek hassasiyetli navigasyon ve konumlandırma yetenekleri sağlamada atalet navigasyonunun giderek daha önemli rolünün altını çizmektedir.
Ataletsel rehberliğin temel bileşeni:Fiber optik jiroskop
Fiber optik jiroskoplara giriş
Ataletsel navigasyon sistemleri, çekirdek bileşenlerinin doğruluğuna ve hassasiyetine büyük ölçüde dayanır. Bu sistemlerin yeteneklerini önemli ölçüde artıran böyle bir bileşen, fiber optik jiroskop (sis). Sis, taşıyıcının açısal hızının dikkate değer bir doğrulukla ölçülmesinde çok önemli bir rol oynayan kritik bir sensördür.
Fiber optik jiroskop çalışması
Sisler, bir lazer ışını iki ayrı yola bölünmeyi ve sarmal bir fiber optik döngü boyunca zıt yönlerde hareket etmesini içeren SAGNAC etkisi prensibi üzerinde çalışır. Sisle gömülü taşıyıcı döndüğünde, iki ışın arasındaki seyahat süresindeki fark, taşıyıcının dönüşünün açısal hızı ile orantılıdır. Sagnac faz kayması olarak bilinen bu zaman gecikmesi, daha sonra tam olarak ölçülür ve sisin taşıyıcının rotasyonu ile ilgili doğru veriler sağlamasını sağlar.
Bir fiber optik jiroskop prensibi, bir fotodetektörden bir ışık demeti yaymayı içerir. Bu ışık ışını bir kuplörden geçer, bir uçtan girer ve diğerinden çıkar. Daha sonra optik bir döngüden geçer. Farklı yönlerden gelen iki ışık demeti, döngüye girin ve etrafta dolaştıktan sonra tutarlı bir süperpozisyon tamamlayın. Geri dönen ışık, yoğunluğunu tespit etmek için kullanılan bir ışık yayan diyota (LED) yeniden girer. Bir fiber optik jiroskop prensibi basit görünse de, en önemli zorluk, iki ışık ışınının optik yol uzunluğunu etkileyen faktörleri ortadan kaldırmada yatmaktadır. Bu, fiber optik jiroskopların geliştirilmesinde karşılaşılan en kritik sorunlardan biridir.
1 ： Superluminesans diyot 2 ： Fotodetektör Diyotu
3. Işık Kaynak Kuplör 4.fiber halka kuplör 5.
Fiber optik jiroskopların avantajları
Sisler, onları atalet navigasyon sistemlerinde paha biçilmez hale getiren çeşitli avantajlar sunar. Olağanüstü doğruluk, güvenilirlik ve dayanıklılıklarıyla ünlüdürler. Mekanik jirolardan farklı olarak, sislerin hareketli parçaları yoktur, aşınma ve yıpranma riskini azaltır. Ayrıca, şok ve titreşime dirençlidirler, bu da onları havacılık ve savunma uygulamaları gibi zorlu ortamlar için ideal hale getirir.
Ataletal navigasyona fiber optik jiroskopların entegrasyonu
Ataletal navigasyon sistemleri, yüksek hassasiyetleri ve güvenilirlikleri nedeniyle sisleri giderek daha fazla dahil etmektedir. Bu jiroskoplar, oryantasyon ve konumun doğru belirlenmesi için gerekli olan önemli açısal hız ölçümlerini sağlar. Sisleri mevcut atalet navigasyon sistemlerine entegre ederek, operatörler, özellikle aşırı hassasiyetin gerekli olduğu durumlarda gelişmiş navigasyon doğruluğundan yararlanabilir.
Ataletal navigasyonda fiber optik jiroskopların uygulamaları
Sislerin dahil edilmesi, atalet navigasyon sistemlerinin uygulamalarını çeşitli alanlarda genişletmiştir. Havacılık ve havacılıkta, sis donanımlı sistemler uçak, dron ve uzay aracı için hassas navigasyon çözümleri sunar. Ayrıca deniz navigasyonu, jeolojik araştırmalar ve gelişmiş robotiklerde yaygın olarak kullanılmaktadır, bu da bu sistemlerin gelişmiş performans ve güvenilirlik ile çalışmasını sağlar.
Fiber optik jiroskopların farklı yapısal varyantları
Fiber optik jiroskoplar çeşitli yapısal konfigürasyonlarda gelir, şu anda mühendislik alanına giren baskın olanKapalı döngü polarizasyon-bakımlı fiber optik jiroskop. Bu jiroskopun özündePolarizasyon-Kalan Fiber Döngüsü, polarizasyon-bakımlı lifler ve tam olarak tasarlanmış bir çerçeve içermektedir. Bu döngünün yapısı, katı hal fiber ilmek bobini oluşturmak için benzersiz bir sızdırmazlık jeli ile desteklenen dört katlı bir simetrik sarma yöntemi içerir.
Anahtar özellikleriPolarizasyon-bakımlı fiber optik gyro bobin
▶ Benzersiz çerçeve tasarımı:Jiroskop döngüleri, çeşitli polarizasyon-bakımını kolayca barındıran ayırt edici bir çerçeve tasarımına sahiptir.
▶ Dört katlı simetrik sarma tekniği:Dört katlı simetrik sarma tekniği, kesin ve güvenilir ölçümler sağlayarak shup etkisini en aza indirir.
▶ Gelişmiş sızdırmazlık jel malzemesi:Gelişmiş sızdırmazlık jel malzemelerinin kullanılması, benzersiz bir kürleme tekniği ile birleştiğinde, titreşimlere karşı direnci arttırır, bu jiroskop döngülerini zorlu ortamlardaki uygulamalar için ideal hale getirir.
▶ Yüksek sıcaklık tutarlılık stabilitesi:Jiroskop döngüleri, değişen termal koşullarda bile doğruluk sağlayan yüksek sıcaklık tutarlılık stabilitesi sergiler.
▶ Basitleştirilmiş hafif çerçeve:Jiroskop döngüleri, yüksek işleme hassasiyetini garanti eden basit ama hafif bir çerçeve ile tasarlanmıştır.
▶ Tutarlı sarma işlemi:Sarma işlemi, çeşitli hassas fiber optik jiroskopların gereksinimlerine uyum sağlayarak sabit kalır.
Referans
Groves, PD (2008). Ataletal navigasyona giriş.Navigasyon Dergisi, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H. ve Niu, X. (2019). Navigasyon Uygulamaları için Atalet Sensörleri Teknolojileri: En son teknoloji.Uydu navigasyonu, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Ataletal navigasyona giriş.Cambridge Üniversitesi, Bilgisayar Laboratuvarı, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R. ve Laumond, JP (1985). Mobil robotlar için konum referans ve tutarlı dünya modellemesi.1985 IEEE Uluslararası Robotik ve Otomasyon Konferansı Bildirileri(Cilt 2, s. 138-145). IEEE.
Ücretsiz bir konsolasyona mı ihtiyacınız var?
Bazı projelerim
Katkıda bulunduğum harika işler. GURURLA!
