سیستم‌های ناوبری اینرسی و فناوری ژیروسکوپ فیبر نوری

برای دریافت سریع پست‌ها در شبکه‌های اجتماعی ما عضو شوید

در دوران پیشرفت‌های پیشگامانه فناوری، سیستم‌های ناوبری به عنوان ستون‌های بنیادی ظهور کردند و پیشرفت‌های بی‌شماری را، به ویژه در بخش‌های حساس به دقت، رقم زدند. سفر از ناوبری آسمانی ابتدایی تا سیستم‌های ناوبری اینرسی (INS) پیشرفته، تلاش‌های بی‌وقفه بشریت برای اکتشاف و دقت دقیق را به تصویر می‌کشد. این تحلیل، عمیقاً به مکانیک پیچیده INS می‌پردازد و فناوری پیشرفته ژیروسکوپ‌های فیبر نوری (FOG) و نقش محوری قطبش در حفظ حلقه‌های فیبر را بررسی می‌کند.

بخش ۱: رمزگشایی سیستم‌های ناوبری اینرسی (INS):

سیستم‌های ناوبری اینرسی (INS) به عنوان ابزارهای ناوبری خودکار، موقعیت، جهت و سرعت وسیله نقلیه را به طور دقیق و مستقل از نشانه‌های خارجی محاسبه می‌کنند. این سیستم‌ها حسگرهای حرکتی و چرخشی را هماهنگ می‌کنند و به طور یکپارچه با مدل‌های محاسباتی برای سرعت، موقعیت و جهت اولیه ادغام می‌شوند.

یک INS نمونه اولیه شامل سه جزء اصلی است:

· شتاب‌سنج‌ها: این عناصر حیاتی شتاب خطی خودرو را ثبت می‌کنند و حرکت را به داده‌های قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کنند.
· ژیروسکوپ‌ها: این اجزا که برای تعیین سرعت زاویه‌ای انتگرال‌گیری می‌کنند، برای جهت‌گیری سیستم محوری هستند.
· ماژول کامپیوتر: مرکز عصبی INS، پردازش داده‌های چندوجهی برای ارائه تجزیه و تحلیل موقعیتی در لحظه.

مصونیت INS در برابر اختلالات خارجی، آن را در بخش‌های دفاعی ضروری می‌کند. با این حال، با «انحراف» - کاهش تدریجی دقت - دست و پنجه نرم می‌کند و نیازمند راه‌حل‌های پیچیده‌ای مانند ادغام حسگرها برای کاهش خطا است (چتفیلد، ۱۹۹۷).

تعامل اجزای سیستم ناوبری اینرسی

بخش ۲. دینامیک عملیاتی ژیروسکوپ فیبر نوری:

ژیروسکوپ‌های فیبر نوری (FOG) با بهره‌گیری از تداخل نور، نویدبخش دورانی متحول در حسگرهای چرخشی هستند. FOGها با دقتی که در هسته خود دارند، برای تثبیت و ناوبری وسایل نقلیه هوافضا حیاتی هستند.

FOGها بر اساس اثر ساگناک عمل می‌کنند، که در آن نور، با عبور در جهت‌های مخالف در یک سیم‌پیچ فیبری چرخان، یک تغییر فاز مرتبط با تغییرات سرعت چرخش را نشان می‌دهد. این مکانیسم ظریف به معیارهای دقیق سرعت زاویه‌ای تبدیل می‌شود.

اجزای ضروری شامل موارد زیر است:

· منبع نور: نقطه شروع، معمولاً یک لیزر، که سفر نوری همدوس را آغاز می‌کند.
· کویل فیبری: یک مجرای نوری مارپیچی، مسیر نور را طولانی‌تر می‌کند و در نتیجه اثر ساگناک را تقویت می‌کند.
· آشکارساز نوری: این قطعه الگوهای تداخلی پیچیده نور را تشخیص می‌دهد.

توالی عملیاتی ژیروسکوپ فیبر نوری

بخش ۳: اهمیت قطبش در حفظ حلقه‌های فیبر:

 

حلقه‌های فیبر با قابلیت حفظ قطبش (PM)، که برای FOGها ضروری هستند، حالت قطبش یکنواخت نور را تضمین می‌کنند که عامل کلیدی در دقت الگوی تداخل است. این فیبرهای تخصصی، با مقابله با پراکندگی حالت قطبش، حساسیت FOG و صحت داده‌ها را تقویت می‌کنند (Kersey, 1996).

انتخاب الیاف PM، که توسط الزامات عملیاتی، ویژگی‌های فیزیکی و هماهنگی سیستمی تعیین می‌شود، بر معیارهای عملکرد کلی تأثیر می‌گذارد.

بخش ۴: کاربردها و شواهد تجربی:

سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای (FOG) و سیستم‌های ناوبری داخلی (INS) در کاربردهای متنوعی، از هماهنگ‌سازی پروازهای هوایی بدون سرنشین گرفته تا تضمین پایداری سینمایی در شرایط غیرقابل پیش‌بینی محیطی، کاربرد دارند. یکی از شواهد قابلیت اطمینان آنها، استقرارشان در مریخ‌نوردهای ناسا است که ناوبری فرازمینی بدون خطا را تسهیل می‌کند (مایمونه، چنگ و متیس، ۲۰۰۷).

مسیرهای بازار، جایگاه رو به رشدی را برای این فناوری‌ها پیش‌بینی می‌کنند، و مسیرهای تحقیقاتی با هدف تقویت تاب‌آوری سیستم، ماتریس‌های دقیق و طیف‌های سازگاری (MarketsandMarkets، 2020) انجام می‌شوند.

محور_یاو_اصلاح_شده.svg
اخبار مرتبط
ژیروسکوپ لیزری حلقه‌ای

ژیروسکوپ لیزری حلقه‌ای

شماتیک یک ژیروسکوپ فیبر نوری بر اساس اثر ساگناک

شماتیک یک ژیروسکوپ فیبر نوری بر اساس اثر ساگناک

مراجع:

  1. چتفیلد، آلبرتا، ۱۹۹۷.اصول ناوبری اینرسی با دقت بالا.پیشرفت در فضانوردی و هوانوردی، جلد ۱۷۴. رستون، ویرجینیا: مؤسسه آمریکایی هوانوردی و فضانوردی.
  2. کرسی، ای‌دی، و همکاران، ۱۹۹۶. «ژیروسکوپ‌های فیبر نوری: ۲۰ سال پیشرفت فناوری»، درمجموعه مقالات IEEE،84(12)، صفحات 1830-1834.
  3. میمون، ام دبلیو، چنگ، وای، و متیس، ال، ۲۰۰۷. «کیلومترسنجی بصری در مریخ‌نوردهای اکتشافی - ابزاری برای اطمینان از رانندگی دقیق و تصویربرداری علمی»،مجله رباتیک و اتوماسیون IEEE14(2)، صفحات 54-62.
  4. MarketsandMarkets، 2020. "بازار سیستم ناوبری اینرسی بر اساس درجه، فناوری، کاربرد، قطعه و منطقه - پیش‌بینی جهانی تا سال 2025."

 


سلب مسئولیت:

  • بدینوسیله اعلام می‌کنیم که برخی از تصاویر نمایش داده شده در وب‌سایت ما، از اینترنت و ویکی‌پدیا به منظور آموزش بیشتر و به اشتراک‌گذاری اطلاعات جمع‌آوری شده‌اند. ما به حقوق مالکیت معنوی همه سازندگان اصلی احترام می‌گذاریم. این تصاویر بدون هیچ قصد تجاری استفاده می‌شوند.
  • اگر معتقدید که هرگونه محتوای استفاده شده، حق چاپ شما را نقض می‌کند، لطفاً با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه آماده‌ایم تا اقدامات لازم، از جمله حذف تصاویر یا ارائه ارجاع مناسب، را برای اطمینان از رعایت قوانین و مقررات مالکیت معنوی انجام دهیم. هدف ما حفظ پلتفرمی غنی از محتوا، منصفانه و محترمانه برای حقوق مالکیت معنوی دیگران است.
  • لطفا از طریق روش تماس زیر با ما تماس بگیرید،email: sales@lumispot.cnما متعهد می‌شویم که به محض دریافت هرگونه اعلان، فوراً اقدام کنیم و همکاری ۱۰۰٪ را در حل هرگونه مشکلی تضمین می‌کنیم.

زمان ارسال: ۱۸ اکتبر ۲۰۲۳