Naročite se na naša družbena omrežja za hitre objave
V dobi prelomnih tehnoloških napredkov so se navigacijski sistemi pojavili kot temeljni stebri, ki so spodbudili številne napredke, zlasti v sektorjih, ki so kritični glede natančnosti. Pot od rudimentarne nebesne navigacije do sofisticiranih inercialnih navigacijskih sistemov (INS) pooseblja neomajna prizadevanja človeštva za raziskovanje in doseganje visoke natančnosti. Ta analiza se poglobi v zapleteno mehaniko INS, raziskuje najsodobnejšo tehnologijo optičnih žiroskopov (FOG) in ključno vlogo polarizacije pri vzdrževanju optičnih zank.
1. del: Dešifriranje inercialnih navigacijskih sistemov (INS):
Inercialni navigacijski sistemi (INS) izstopajo kot avtonomna navigacijska pomagala, ki natančno izračunajo položaj, orientacijo in hitrost vozila, neodvisno od zunanjih signalov. Ti sistemi usklajujejo senzorje gibanja in vrtenja ter se brezhibno integrirajo z računalniškimi modeli za začetno hitrost, položaj in orientacijo.
Arhetipski INS obsega tri glavne komponente:
· Merilniki pospeška: Ti ključni elementi beležijo linearni pospešek vozila in gibanje pretvarjajo v merljive podatke.
· Žiroskopi: Te komponente so sestavni del za določanje kotne hitrosti in so ključne za orientacijo sistema.
· Računalniški modul: Živčno središče INS, ki obdeluje večplastne podatke za analizo položaja v realnem času.
Zaradi odpornosti INS na zunanje motnje je nepogrešljiv v obrambnem sektorju. Vendar se spopada z "driftom" - postopnim upadanjem natančnosti, kar zahteva sofisticirane rešitve, kot je združevanje senzorjev za ublažitev napak (Chatfield, 1997).
2. del. Dinamika delovanja optičnega žiroskopa:
Optični žiroskopi (FOG) napovedujejo prelomno dobo rotacijskega zaznavanja, ki izkorišča motnje svetlobe. Zaradi natančnosti v svojem bistvu so FOG-i ključni za stabilizacijo in navigacijo vesoljskih plovil.
FOG-ji delujejo na podlagi Sagnacovega efekta, kjer svetloba, ki potuje v nasprotnih smereh znotraj vrteče se vlaknene tuljave, povzroči fazni premik, ki je povezan s spremembami hitrosti vrtenja. Ta niansiran mehanizem se prevede v natančne meritve kotne hitrosti.
Bistvene komponente vključujejo:
· Vir svetlobe: Začetna točka, običajno laser, ki sproži koherentno svetlobno potovanje.
· Vlaknasta tuljavaZvit optični kanal podaljša pot svetlobe in s tem okrepi Sagnacov učinek.
· Fotodetektor: Ta komponenta zaznava zapletene interferenčne vzorce svetlobe.
3. del: Pomen polarizacije za vzdrževanje optičnih zank:
Vlaknaste zanke za vzdrževanje polarizacije (PM), ki so bistvenega pomena za optične gamaše (FOG), zagotavljajo enakomerno polarizacijsko stanje svetlobe, kar je ključni dejavnik natančnosti interferenčnega vzorca. Ta specializirana vlakna, ki preprečujejo disperzijo polarizacijskega načina, povečujejo občutljivost FOG in verodostojnost podatkov (Kersey, 1996).
Izbira PM vlaken, ki jo narekujejo operativne zahteve, fizikalne lastnosti in sistemska harmonija, vpliva na splošne meritve učinkovitosti.
4. del: Uporaba in empirični dokazi:
FOG-ji in INS se uporabljajo v različnih aplikacijah, od organiziranja brezpilotnih zračnih napadov do zagotavljanja kinematografske stabilnosti sredi nepredvidljivega okolja. Dokaz za njihovo zanesljivost je njihova uporaba v Nasinih roverjih Mars, ki omogočajo varno navigacijo zunajzemeljskih planetov (Maimone, Cheng in Matthies, 2007).
Tržne poti napovedujejo rastočo nišo za te tehnologije, raziskovalni vektorji pa so namenjeni krepitvi odpornosti sistemov, matrik natančnosti in spektrov prilagodljivosti (MarketsandMarkets, 2020).
Obročni laserski žiroskop
Shema optičnega žiroskopa, ki temelji na Sagnacovem učinku
Reference:
- Chatfield, Alberta, 1997.Osnove visoko natančne inercialne navigacije.Napredek v astronavtiki in aeronavtiki, letnik 174. Reston, VA: Ameriški inštitut za aeronavtiko in astronavtiko.
- Kersey, AD in drugi, 1996. »Žiroskopi z optičnimi vlakni: 20 let tehnološkega napredka«, vZbornik IEEE,84(12), str. 1830–1834.
- Maimone, MW, Cheng, Y. in Matthies, L., 2007. »Vizualna odometrija na roverjih za raziskovanje Marsa – orodje za zagotavljanje natančne vožnje in znanstvenega slikanja«.Revija IEEE za robotiko in avtomatizacijo,14(2), str. 54–62.
- MarketsandMarkets, 2020. »Trg inercialnih navigacijskih sistemov po razredu, tehnologiji, uporabi, komponenti in regiji – globalna napoved do leta 2025.«
Izjava o omejitvi odgovornosti:
- S tem izjavljamo, da so nekatere slike, prikazane na naši spletni strani, zbrane z interneta in Wikipedije za namene nadaljnjega izobraževanja in deljenja informacij. Spoštujemo pravice intelektualne lastnine vseh izvirnih ustvarjalcev. Te slike se uporabljajo brez namena komercialnega dobička.
- Če menite, da katera koli uporabljena vsebina krši vaše avtorske pravice, nas prosimo kontaktirajte. Z veseljem bomo sprejeli ustrezne ukrepe, vključno z odstranitvijo slik ali navedbo ustreznega avtorstva, da zagotovimo skladnost z zakoni in predpisi o intelektualni lastnini. Naš cilj je ohraniti platformo, ki je bogata z vsebino, poštena in spoštuje pravice intelektualne lastnine drugih.
- Prosimo, kontaktirajte nas preko naslednje kontaktne metode,email: sales@lumispot.cnZavezujemo se, da bomo po prejemu vsakega obvestila nemudoma ukrepali in zagotovili 100-odstotno sodelovanje pri reševanju vseh takšnih težav.
Čas objave: 18. oktober 2023