Zer da inertzia-nabigazioa?
Inertzia Nabigazioaren Oinarriak
Inertzia-nabigazioaren oinarrizko printzipioak beste nabigazio-metodoen antzekoak dira. Informazio gakoa eskuratzean oinarritzen da, besteak beste, hasierako posizioa, hasierako orientazioa, mugimenduaren norabidea eta orientazioa une bakoitzean, eta datu horiek pixkanaka integratzean (integrazio-eragiketa matematikoen antzera) nabigazio-parametroak, hala nola orientazioa eta posizioa, zehaztasunez zehazteko.
Sentsoreen eginkizuna inertzia-nabigazioan
Mugitzen ari den objektu baten uneko orientazioa (jarrera) eta posizioaren informazioa lortzeko, inertzia-nabigazio-sistemek sentsore kritiko multzo bat erabiltzen dute, batez ere azelerometro eta giroskopioz osatua. Sentsore hauek garraiatzailearen abiadura angeluarra eta azelerazioa neurtzen dituzte erreferentzia-marko inertzial batean. Datuak integratzen eta denboran zehar prozesatzen dira abiadura eta posizio erlatiboaren informazioa lortzeko. Ondoren, informazio hau nabigazio-koordenatu-sisteman eraldatzen da, hasierako posizio-datuekin batera, garraiatzailearen uneko kokapena zehaztean amaituz.
Inertziazko Nabigazio Sistemen Funtzionamendu Printzipioak
Inertzia-nabigazio-sistemek barne-zirkuitu itxiko nabigazio-sistema autonomo gisa funtzionatzen dute. Ez dute kanpoko datuen eguneratzerik behar denbora errealean, garraiolariaren mugimenduan zehar gertatzen diren akatsak zuzentzeko. Horrela, inertzia-nabigazio-sistema bakarra egokia da iraupen laburreko nabigazio-zereginetarako. Iraupen luzeko eragiketetarako, beste nabigazio-metodo batzuekin konbinatu behar da, hala nola sateliteetan oinarritutako nabigazio-sistemekin, metatutako barne-erroreak aldian-aldian zuzentzeko.
Inertzia-nabigazioaren ezkutagarritasuna
Nabigazio-teknologia modernoetan, besteak beste, zeruko nabigazioan, satelite bidezko nabigazioan eta irrati-nabigazioan, inertzia-nabigazioa autonomoa da. Ez du kanpoko ingurunera seinalerik igortzen, ezta zeruko objektuen edo kanpoko seinaleen mende ere. Ondorioz, inertzia-nabigazio-sistemek ezkutatzeko maila gorena eskaintzen dute, konfidentzialtasun osoa behar duten aplikazioetarako aproposak bihurtuz.
Inertzia-nabigazioaren definizio ofiziala
Inertzia Nabigazio Sistema (INS) giroskopioak eta azelerometroak sentsore gisa erabiltzen dituen nabigazio-parametroen estimazio-sistema bat da. Sistemak, giroskopioen irteeran oinarrituta, nabigazio-koordenatu-sistema bat ezartzen du, azelerometroen irteera erabiltzen duen bitartean garraiolariaren abiadura eta posizioa kalkulatzeko nabigazio-koordenatu-sisteman.
Inertzia-nabigazioaren aplikazioak
Inertzia-teknologiak aplikazio ugari aurkitu ditu hainbat arlotan, besteak beste, aeroespaziala, hegazkingintza, itsasoa, petrolioaren esplorazioa, geodesia, ozeanografia-azterketak, zulaketa geologikoak, robotika eta trenbide-sistemetan. Inertzia-sentsore aurreratuen etorrerarekin, inertzia-teknologiak bere erabilgarritasuna automobilgintzara eta gailu elektroniko medikoetara zabaldu du, besteak beste. Aplikazio-esparru zabaltzaile honek inertzia-nabigazioaren gero eta funtsezko zeregina azpimarratzen du, hainbat aplikaziotarako nabigazio eta kokapen-gaitasun zehatzak eskaintzeko.
Inertzia-gidariaren osagai nagusia:Zuntz optikoko giroskopioa
Zuntz optikoko giroskopioen sarrera
Inertzia-nabigazio sistemek beren osagai nagusien zehaztasunean eta doitasunean oinarritzen dira neurri handi batean. Sistema hauen gaitasunak nabarmen hobetu dituen osagaietako bat zuntz optikoko giroskopioa (FOG) da. FOG sentsore kritikoa da, eta funtsezko zeregina du garraiolariaren abiadura angeluarra zehaztasun handiz neurtzeko.
Zuntz optikoko giroskopioaren funtzionamendua
FOGek Sagnac efektuaren printzipioan funtzionatzen dute, eta horrek laser izpi bat bi bidetan banatzea dakar, zuntz optiko kiribildutako begizta batean zehar kontrako noranzkoetan bidaiatzeko aukera emanez. FOGarekin txertatutako eramailea biratzen denean, bi izpien arteko bidaia-denboraren aldea eramailearen biraketaren abiadura angeluarraren proportzionala da. Denbora-atzerapen hau, Sagnac fase-desplazamendu gisa ezagutzen dena, zehatz-mehatz neurtzen da, FOGak eramailearen biraketari buruzko datu zehatzak eman ditzan.
Zuntz optikozko giroskopio baten printzipioak fotodetektagailu batetik argi-izpi bat igortzea dakar. Argi-izpi hau akoplagailu batetik igarotzen da, mutur batetik sartuz eta bestetik irtenez. Ondoren, begizta optiko batetik bidaiatzen du. Bi argi-izpi, norabide desberdinetatik datozenak, begiztan sartzen dira eta gainjartze koherente bat osatzen dute inguruan bira eman ondoren. Itzultzen den argia diodo igorle (LED) batera sartzen da berriro, eta hau bere intentsitatea detektatzeko erabiltzen da. Zuntz optikozko giroskopio baten printzipioa erraza dirudien arren, erronka garrantzitsuena bi argi-izpien bide optikoaren luzeran eragina duten faktoreak ezabatzean datza. Zuntz optikozko giroskopioen garapenean aurkitzen diren arazo kritikoenetako bat da hau.
1: diodo superluminiszentea 2: fotodetektagailu diodoa
3.argi-iturriaren akoplagailua 4.zuntz eraztun akoplagailua 5. zuntz optikozko eraztuna
Zuntz optikoko giroskopioen abantailak
FOGek hainbat abantaila eskaintzen dituzte, eta horrek balio handiko bihurtzen ditu inertzia-nabigazio sistemetan. Beren zehaztasun, fidagarritasun eta iraunkortasun apartekoagatik dira ezagunak. Giroskopio mekanikoek ez bezala, FOGek ez dute mugitzen den piezarik, higadura eta haustura arriskua murriztuz. Gainera, kolpe eta bibrazioekiko erresistenteak dira, eta horrek aproposak bihurtzen ditu ingurune zorrotzetarako, hala nola aeroespazial eta defentsa aplikazioetarako.
Zuntz optikoko giroskopioen integrazioa inertzia-nabigazioan
Inertzia-nabigazio sistemek gero eta gehiago erabiltzen dituzte FOGak, zehaztasun eta fidagarritasun handia dutelako. Giroskopio hauek orientazioa eta posizioa zehatz-mehatz zehazteko beharrezkoak diren abiadura angeluarraren neurketa garrantzitsuak ematen dituzte. FOGak dauden inertzia-nabigazio sistemetan integratuz, operadoreek nabigazio-zehaztasun hobetuaren onura izan dezakete, batez ere zehaztasun handia beharrezkoa den egoeretan.
Zuntz optikoko giroskopioen aplikazioak inertzia-nabigazioan
FOGak sartzeak inertzia-nabigazio-sistemen aplikazioak zabaldu ditu hainbat arlotan. Aeroespazialki eta hegazkingintzan, FOGez hornitutako sistemek nabigazio-irtenbide zehatzak eskaintzen dituzte hegazkinentzat, droneentzat eta espazio-ontzientzat. Itsas nabigazioan, ikerketa geologikoetan eta robotika aurreratuan ere asko erabiltzen dira, sistema hauek errendimendu eta fidagarritasun hobetuarekin funtziona dezaten ahalbidetuz.
Zuntz optikoko giroskopioen egitura-aldaera desberdinak
Zuntz optikoko giroskopioak hainbat egitura-konfiguraziotan daude eskuragarri, eta ingeniaritzaren arloan sartzen ari den nagusiena hau da:zuntz optikoko giroskopio itxi-zirkuitua polarizazioa mantentzen duenaGiroskopio honen muinean dagopolarizazioa mantentzen duen zuntz begizta, polarizazioa mantentzen duten zuntzek eta zehaztasunez diseinatutako egitura batek osatua. Begizta honen eraikuntzak lau aldiz simetrikoki egiten den hari-bilketa metodo bat dakar, zigilatzeko gel berezi batekin osatua, egoera solidoko zuntz begizta bobina bat osatzeko.
Ezaugarri nagusiakPolarizazioa mantentzen duen zuntz optikoa Gurteko bobina
▶Esparru diseinu berezia:Giroskopio begiztek egitura-diseinu bereizgarria dute, polarizazioa mantentzen duten zuntz mota desberdinak erraz hartzen dituena.
▶Laukoiztutako Harilkatze Simetrikoaren Teknika:Lau aldiz simetrikoki haizatzeko teknikak Shupe efektua minimizatzen du, neurketa zehatzak eta fidagarriak bermatuz.
▶Zigilatzeko gel aurreratuaren materiala:Zigilatzeko gel material aurreratuen erabilerak, sendatzeko teknika berezi batekin konbinatuta, bibrazioekiko erresistentzia hobetzen du, giroskopio begizta hauek ingurune zorrotzetan aplikazioetarako aproposak bihurtuz.
▶Tenperatura Altuko Koherentzia Egonkortasuna:Giroskopio begiztek tenperaturaarekiko koherentzia-egonkortasun handia erakusten dute, zehaztasuna bermatuz baldintza termiko aldakorretan ere.
▶Esparru arin sinplifikatua:Giroskopio begiztak egitura sinple baina arin batekin diseinatuta daude, prozesatzeko zehaztasun handia bermatuz.
▶Bilaketa-prozesu koherentea:Harilkatze-prozesua egonkor mantentzen da, hainbat zuntz optikozko giroskopio zehatzen eskakizunetara egokituz.
Erreferentzia
Groves, PD (2008). Inertzia-nabigazioaren sarrera.Nabigazio Aldizkaria, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., eta Niu, X. (2019). Nabigazio aplikazioetarako inertzia sentsoreen teknologiak: egoera teknikoa.Satelite bidezko nabigazioa, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Inertzia-nabigazioaren sarrera.Cambridgeko Unibertsitatea, Informatika Laborategia, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Posizio erreferentziak eta mundu koherentearen modelizazioa robot mugikorrentzat.1985eko IEEE Robotika eta Automatizazioari buruzko Nazioarteko Konferentziaren Aktetan(2. liburukia, 138-145 or.). IEEE.
Doako kontsulta bat behar duzu?
NIRE PROIEKTU BATZUK
LAN HARRIGARRIAK EGIN DITUDAN LANAK. HARROTASUNEZ!
