Принцип работы и применение волоконно-оптического гироскопа для определения направления на север.

Основные положения

Волоконно-оптический гироскоп, искатель Севера

Преимущества: высокая точность, ударопрочность, низкое энергопотребление, не требуется внешний источник опорного напряжения.
Недостатки: Требует точной калибровки, чувствителен к дрейфу.
Идеально подходит для: суровых условий эксплуатации, задач точной навигации.

Вывод: Идеально подходит для определения истинного севера в сложных условиях, обеспечивая надежную работу без необходимости указания широты.

Североискатель — это разновидность компаса, используемого для определения истинного направления на север в определенном месте. Гироскопический североискатель, также известный как гироскопический компас, представляет собой инерциальную измерительную систему, которая использует принцип гироскопа для определения направления проекции угловой скорости вращения Земли на локальную горизонтальную плоскость (т.е. истинное положение на север). Для поиска севера ему не требуется внешний ориентир.

Принцип работы волоконно-оптического гироскопа North Finder

Волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) — это новый тип полностью твердотельного гироскопа, основанный на эффекте Сагнака. Это инерциальный измерительный элемент без механических вращающихся частей, обладающий такими преимуществами, как ударопрочность, высокая чувствительность, длительный срок службы, низкое энергопотребление и надежная интеграция. Это идеальное инерциальное устройство для нового поколения инерциальных навигационных систем с жесткой связью.

В приложениях для определения направления на север с помощью волоконно-оптического гироскопа большинство используемых методов включают вращение волоконно-оптического гироскопа на фиксированный угол и вычисление угла относительно направления на север путем определения смещения. Для точного определения направления на север также необходимо устранить дрейф волоконно-оптического гироскопа. Как правило, для размещения волоконно-оптического гироскопа на подвижной подставке используется вращающаяся платформа, как показано на рисунке 1, при этом плоскость подвижной подставки параллельна горизонтальной плоскости, а чувствительная ось волоконно-оптического гироскопа параллельна плоскости подвижной подставки. В начале поиска севера гироскоп находится в положении 1, и его чувствительная ось параллельна несущей. Предположим, что угол между начальным направлением чувствительной оси волоконно-оптического гироскопа и истинным направлением на север равен αВыходное значение гироскопа в положении 1 равно ω1Затем поверните основание. 90° и измерить выходное значение гироскопа в положении 2 следующим образом: ω2Повернуть 90° дважды последовательно поворачиваясь в положения 3 и 4 соответственно, чтобы получить угловые скорости. ω3 и ω4.

Предположим, что широта точки измерения равна φ.，Вращение Земли — это ,

Затем:

Использование этого метода измерения позволяет исключить нулевое смещение гироскопа и исключить необходимость знания широты места измерения. Если широта места измерения известна, то угол курса можно определить только по точкам измерения 1 и 3 (или 2 и 4).

Заключение

Волоконно-оптический гироскопический североискатель имеет простую конструкцию и превосходные характеристики, особенно устойчив к ударам и различным суровым условиям окружающей среды. При горизонтальном положении поворотного стола он позволяет определять угол между несущей и истинным севером без ввода значений широты. В случае, если поворотный стол не находится в строго горизонтальном положении, для расчета угла между базовой линией несущей и истинным севером используются также угловая скорость Земли, измеренная волоконно-оптическим гироскопом, и угол между гироскопом и горизонтальной плоскостью, измеренный акселерометром. Одновременно с этим акселерометр может измерять угол ориентации североискателя.