Волоконно-оптические гироскопы для инерциальной навигации

Основные положения

1. Что такое инерциальная навигация?

Чтобы понять, что такое инерциальная навигация, сначала нужно разбить это выражение на две части: навигация + инерция.
Проще говоря, навигация — это решение задачи перемещения из одного места в другое с указанием направления, как правило, с помощью компаса.
Инерция, первоначально выведенная из ньютоновской механики, обозначает свойство объекта сохранять свое состояние движения. Она выполняет функцию регистрации информации о состоянии движения объекта.
Для иллюстрации инерциальной навигации используется простой пример. Ребенок и его друг играют в игру у входа в комнату, выложенную плитками, и идут по плиткам на другую сторону по определенным правилам: один шаг вперед, три шага влево, пять шагов вперед, два шага вправо… Каждый его шаг равен длине напольной плитки, и люди за пределами комнаты могут получить полную траекторию его движения, нарисовав соответствующую длину и маршрут на бумаге. Им не нужно видеть комнату, чтобы знать положение ребенка, его скорость и т.д.
Основной принцип инерциальной навигации и некоторых других типов навигации примерно таков: зная своё начальное положение, начальную ориентацию (ориентацию), направление и направление движения в каждый момент времени, нужно немного продвинуться вперёд. Сложите эти значения (что соответствует операции математического интегрирования), и вы получите свою ориентацию, положение и другую информацию.
Итак, как получить информацию о текущей ориентации (положении) и координатах движущегося объекта? Для этого необходимо использовать множество датчиков; в инерциальной навигации это, например, акселерометр и гироскоп.
Инерциальная навигация использует гироскоп и акселерометр для измерения угловой скорости и ускорения носителя в инерциальной системе отсчета, интегрирует и вычисляет время для получения скорости и относительного положения, а затем преобразует их в навигационную систему координат, так что текущее положение носителя может быть получено путем объединения информации о начальном положении.
Инерциальная навигация — это система навигации с замкнутым контуром управления, в которой отсутствует внешний ввод данных для коррекции ошибок во время движения несущей. Поэтому отдельная инерциальная навигационная система может использоваться только в течение коротких периодов навигации. Для длительной работы системы необходимо периодически корректировать накопленную внутреннюю ошибку с помощью спутниковой навигации.

2. Гироскопы в инерциальной навигации

Технология инерциальной навигации широко используется в аэрокосмической отрасли, спутниковой навигации, БПЛА и других областях благодаря высокой скрытности и полной автономности в получении информации о движении. Особенно в области микродронов и автономного вождения технология инерциальной навигации может предоставлять точную информацию о направлении и скорости и играть незаменимую роль в сложных условиях или когда другие внешние вспомогательные навигационные сигналы не могут обеспечить преимущества автономной навигации в окружающей среде, обеспечивая надежное измерение ориентации и положения. В качестве важного компонента в инерциальной навигационной системе, волоконно-оптический гироскоп играет решающую роль в ее навигационных возможностях. В настоящее время на рынке представлены в основном волоконно-оптические гироскопы и MEMS-гироскопы. Хотя точность волоконно-оптического гироскопа высока, вся его система состоит из соединителей,
Модулятор, оптическое волоконное кольцо и другие дискретные компоненты приводят к большим объемам и высокой стоимости, в микро-БПЛА, беспилотных летательных аппаратах и ​​других областях не могут удовлетворить требованиям миниатюризации и низкой стоимости, что значительно ограничивает их применение. Хотя MEMS-гироскопы могут быть миниатюризированы, их точность низка. Кроме того, они имеют подвижные части, низкую устойчивость к ударам и вибрации, и их трудно применять в суровых условиях.

3. Краткое содержание

Волоконно-оптический гироскоп GF70ZK от Micro-Magic Inc. разработан в соответствии с концепцией традиционных волоконно-оптических гироскопов, имеет небольшие размеры (70*70*32 мм), малый вес (менее 250 г), низкое энергопотребление (менее 4 Вт), быстрый запуск (всего 5 секунд). Этот волоконно-оптический гироскоп прост в эксплуатации и использовании и широко применяется в инерциальных навигационных системах (ИНС), инерциальных измерительных блоках (ИМУ), системах позиционирования, системах определения севера, системах стабилизации платформ и других областях.
Стабильность нулевого смещения нашего GF80 составляет от 0,01 до 0,02. Самое большое различие между этими двумя волоконно-оптическими гироскопами заключается в разном диапазоне измерений. Конечно, наш волоконно-оптический гироскоп может использоваться в инерциальной навигации. Вы можете сделать детальный выбор в зависимости от точности и диапазона измерений. Приглашаем вас в любое время проконсультироваться с нами и получить более подробную техническую информацию.