Применение и преимущества инерциальных навигационных систем M5000 FOG в глубоководных исследованиях

Исследование глубоководных районов сталкивается с серьезными проблемами, такими как высокое давление, темнота, сложная электромагнитная обстановка и длительные операции. В таком оборудовании, как беспилотные глубоководные подводные аппараты и платформы для подводного картографирования, высокоточные и надежные инерциальные навигационные системы (ИНС) являются основой для обеспечения успеха миссий и ключевой технологией для достижения автономных, точных и долгосрочных подводных операций. В качестве примера можно привести инерциальную навигационную систему M5000 с волоконно-оптическим гироскопом (ВОГ), разработанную компанией Micro Magic, которая стала основным навигационным решением для глубоководных аппаратов (таких как AUV/ROV) благодаря своей конструкции, устойчивой к давлению в глубоководных условиях, возможности навигации с использованием многоисточниковых данных и высокоточным датчикам.

Автономный подводный аппарат большой дальности для исследований и картографирования

Автономные подводные аппараты (АППА) должны обеспечивать автономную навигацию в течение нескольких часов или даже дней в траншеях глубиной в тысячи метров без сигналов GPS и со сложным рельефом местности для проведения крупномасштабного подводного картирования, исследования ресурсов или мониторинга окружающей среды. Система должна обладать способностью обеспечивать долговременное высокоточное позиционирование, стабильный выходной сигнал ориентации и эффективно интегрировать информацию о скорости, полученную с помощью доплеровского измерителя скорости (DVL), для подавления накопленных ошибок в инерциальной навигации.

Инерциальная навигационная система M5000 объединяет сверхнизкий дрейфовый волоконно-оптический гироскоп (0,01°/ч) и высокоточный акселерометр (0,02 м/с²), обеспечивая чрезвычайно высокую точность ориентации и курса во время длительной подводной навигации, предоставляя стабильную платформу и точную географическую привязку для датчиков съемки (многолучевой эхолот, гидролокатор бокового обзора). Одновременно с этим, в M5000 глубоко интегрированы инерциальная навигационная система (INS) и доплеровский измерительный прибор (DVL), что значительно повышает точность подводного позиционирования. Круговая вероятностная ошибка 0,8% от диапазона означает, что после прохождения 10 километров ошибка позиционирования составляет всего около 80 метров (CEP), что значительно лучше, чем у чисто инерциальной навигации. На глубине 3000 метров и при давлении 30 МПа она напрямую соответствует требованиям к глубине большинства операций на глубоководных автономных подводных аппаратах без необходимости дополнительной защиты резервуара высокого давления. Он оснащен SD-картой объемом 32 ГБ, которая позволяет полностью записывать исходные инерциальные данные и результаты навигационных расчетов на протяжении всего процесса навигации, что упрощает воспроизведение и анализ, оценку точности и оптимизацию алгоритмов после завершения миссии.

Точное выполнение задач с использованием подводного аппарата с дистанционным управлением и удержание положения.

Подводный аппарат с дистанционным управлением (ROV) выполняет точные операции, такие как развертывание оборудования, сбор образцов и структурное обслуживание на морском дне, что требует сверхвысокой точности и стабильности мгновенного измерения положения для обеспечения точного пространственного позиционирования роботизированной руки; в то же время необходимо быстро реагировать на движение основного судна и поддерживать стабильное зависание.

Система M5000 обеспечивает практически в реальном времени точную пространственную привязку для платформ ROV и роботизированных манипуляторов с ультравысокой точностью позиционирования (≤0,02° RMS), что является ключом к успешным высокоточным операциям; точность измерения вертикального (качательного) движения, вызванного основным судном или океанским течением, составляет 5 см или 5%, что эффективно в сочетании с высокоточным позиционированием помогает системе управления устойчивостью ROV обеспечивать точное зависание и защиту от помех, вызванных вертикальным движением.

Обсерватории и посадочные модули морского дна

Наблюдательные платформы или посадочные модули, которые длительное время находятся на морском дне, должны отслеживать небольшие изменения своего положения (например, геологическую активность морского дна, наклон, вызванный океанскими течениями) или предоставлять точную навигационную информацию во время развертывания/извлечения.

Инерциальная навигационная система M5000, обладающая сверхвысокой точностью и стабильностью позиционирования, способна чувствительно фиксировать малые изменения ориентации платформы, предоставляя важные данные для геофизического или экологического мониторинга; в то же время, M5000, благодаря разработанному ею алгоритму защиты от электромагнитных помех, обладает высокой помехоустойчивостью, что особенно важно в глубоководных гидротермальных районах или на платформах с большим количеством оборудования, где могут существовать сильные магнитные поля; встроенный GNSS-приемник позволяет быстро получать точную информацию о местоположении до развертывания (на поверхности воды) или после подъема, а также обеспечивает поддержку динамической юстировки.

Индикаторы параметров производительности M5000

Заключение

Инерциальная навигационная система M5000 FOG с жесткой фиксацией, обладающая устойчивостью к давлению на уровне глубоководья, высокой точностью и стабильностью на основе FOG, оптимизированными по глубине характеристиками интегрированной навигации INS/DVL, компактной и прочной конструкцией, а также широким функционалом для глубоководных применений, обеспечивает мощную поддержку навигации, позиционирования и определения ориентации для ключевых сценариев применения, таких как автономное исследование глубоководных автономных подводных аппаратов (AUV), высокоточные операции с дистанционно управляемыми подводными аппаратами (ROV) и подводные наблюдательные платформы. Это не только «глаза» подводного аппарата, позволяющие ему воспринимать собственное состояние и положение в темной среде с высоким давлением, но и «нервный центр», обеспечивающий точные и надежные данные обнаружения и успешное выполнение оперативных задач.

• Предыдущий пост

  Проектирование схемы изоляции RS485

• Следующий пост

  Функция последовательного резистора в цепи защиты TVS.