Разработка миниатюрного волоконно-оптического гироскопического инерциального измерительного блока (ИМБ): высокоточное решение с низким энергопотреблением.

Откройте для себя инновационную конструкцию миниатюрного инерциального измерительного блока (IMU) на основе волоконно-оптического гироскопа (FOG), обеспечивающего высокую точность, низкое энергопотребление и резервирование для аэрокосмической, навигационной и промышленной отраслей. Узнайте о его технических преимуществах и характеристиках.

1. Обзор

В связи с растущим спросом на инерциальные навигационные системы в аэрокосмической отрасли, высокотехнологичной навигации и промышленных приложениях, миниатюризация, низкое энергопотребление и высокая надежность стали ключевыми показателями. В данной статье представлено инновационное конструктивное решение для миниатюрного инерциального измерительного блока на основе волоконно-оптического гироскопа (ВОГ), основанное на 40-летнем опыте разработки ВОГ, и подтверждены его превосходные характеристики в ходе инженерной проверки.

2. Технические характеристики

Волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) измеряет угловую скорость, используя эффект Сагнака. С момента своего появления в 1976 году ВОГ постепенно вытеснил традиционные механические и лазерные гироскопы благодаря своей твердотельной конструкции, высокой надежности и быстрому запуску.

3. Проектирование системной архитектуры

Данная система IMU состоит из двух основных компонентов: модуля IMU и схемы IMU. Модуль включает в себя четыре волоконно-оптических гироскопа (FOG) и четыре кварцевых акселерометра с гибкими элементами, использующих структуру 4S. Любая комбинация из трех осей позволяет осуществлять трехмерное измерение угловой скорости и ускорения, при этом обеспечивается резервирование по одной степени свободы для повышения отказоустойчивости.
Схема включает в себя основную/резервную интерфейсную цепь и модуль управления питанием. Основной/резервный интерфейс обеспечивает резервное питание в режиме «холод-горячий» и отвечает за сбор сигналов от датчиков и связь с навигационной системой, а также за обеспечение вторичного питания. Модуль управления питанием независимо контролирует включение/выключение питания каждого канального датчика, повышая интеграцию системы и возможности регулирования питания.

4. Оптимизация основных устройств и схем.

Миниатюрная конструкция системы управления питанием с использованием интерфейсной схемы LSMEU01 на основе SIP-корпуса и магнитных фиксирующих реле уменьшает объем всей схемы IMU примерно на 50% и контролирует вес до 0,778 кг. Акселерометр использует стратегию температурной компенсации на основе комбинированных параметров, оптимизируя энергопотребление одного канала до 0,9 Вт, что эффективно снижает общую тепловую нагрузку.
Показатели эффективности
Общий вес: 850 г
Конструкция: Резервная конфигурация с 4 волоконно-оптическими гироскопами + 4 акселерометрами.
Области применения: аэрокосмическая отрасль, бурение и геодезия, динамические коммуникационные платформы и другие сценарии со строгими требованиями к размерам, энергопотреблению и производительности.

5. Перспективы на будущее

Данная конструкция прошла комплексное тестирование в нескольких типичных системах и демонстрирует стабильную и надежную работу. Являясь одним из самых маленьких инерциальных измерительных блоков на рынке, U-F3X90 подходит для таких применений, как системы определения ориентации и курса (AHRS), системы управления полетом, инерциальные/спутниковые навигационные платформы и высокодинамичное промышленное оборудование. Он обеспечивает высокоточное и энергоэффективное решение для различных высокотехнологичных приложений.