Zer da nabigazio inertziala?
Nabigazio inertzialaren oinarriak
Nabigazio inertzialaren oinarrizko printzipioak beste nabigazio metodo batzuen antzekoak dira. Gako informazioa eskuratzean oinarritzen da, hasierako posizioa, hasierako orientazioa, mugimenduaren norabidea eta orientazioa une bakoitzean, eta datu horiek (integrazio matematikoko eragiketen antzekoak) integratuz, nabigazio parametroak zehazteko, hala nola orientazioa eta posizioa.
Sentsoreen eginkizuna nabigazio inertzialean
Uneko orientazioa (jarrera) eta posizio mugitzen den objektu baten kokapenari buruzko informazioa lortzeko, nabigazio sistema inertzialek sentsore kritikoen multzoa erabiltzen dute, batez ere azelerometroak eta giroskopoak osatuta. Sentsore horiei angelu-abiadura eta garraiolaren azelerazioa neurtzen dituzte erreferentzia marko inertzial batean. Ondoren, datuak denboran zehar integratu eta prozesatzen dira abiadura eta posizio erlatiboaren informazioa lortzeko. Ondoren, informazio hori nabigazio-koordenatu-sisteman eraldatzen da, hasierako posizioko datuekin batera, garraiolariaren kokapena zehazteko amaierarik gabe.
Nabigazio inertzialeko sistemen funtzionamendu printzipioak
Nabigazio inertzialeko sistemak autonomo gisa funtzionatzen dute, barneko itxitako begizta-sistemak. Ez dute denbora errealeko kanpoko datuen eguneratzeetan oinarritzen garraiolarien mugimenduan akatsak zuzentzeko. Hori dela eta, nabigazio sistema inertzial bakarra egokia da iraupen laburreko nabigazio zereginetarako. Iraupen luzeko operazioetarako, beste nabigazio metodoekin konbinatu behar da, hala nola satelite bidezko nabigazio sistemak, metatutako barne akatsak aldian-aldian zuzentzeko.
Nabigazio inertzialaren ezkutagarritasuna
Nabigazio teknologia modernoetan, zeruko nabigazioa, satelite bidezko nabigazioa eta irrati-nabigazioa barne, nabigazio inertziala nabarmentzen da autonomoa. Ez du seinaleak kanpoko ingurunean igortzen, ezta zeruko objektuen edo kanpoko seinaleen araberakoa ere. Horrenbestez, inertziztatutako nabigazio sistemek ezkutagarritasun maila handiena eskaintzen dute, konfidentzialtasun handiena duten aplikazioetarako aproposak bihurtuz.
Nabigazio inertzialaren definizio ofiziala
Nabigazio inertzialaren sistema (INS) nabigazio parametro estimazio sistema da, giroskopioak eta azelerometroak sentsore gisa erabiltzen dituena. Sistemak, giroskopioen irteeretan oinarrituta, nabigazio koordenatuen sistema ezartzen du azelerometroen irteera erabiltzerakoan, garraiatzailearen abiadura eta posizioa nabigatzeko koordenatu sisteman kalkulatzeko.
Nabigazio inertzialaren aplikazioak
Teknologia inertzialak aplikazio zabalak aurkitu ditu domeinu ugarietan, aeroespaziala, hegazkinak, itsas petrolioa, petrolioaren esplorazioa, geodesia, inkesta ozeanografikoak, zulaketa geologikoa, robotika eta trenbide sistemak barne. Sentsore inertzial aurreratuen etorrerarekin, teknologia inertzialak erabilgarritasuna zabaldu du automobilgintzaren eta gailu elektroniko medikoetara, besteak beste. Aplikazioen esparru zabaltzaile honek nabigazio inertzialaren eginkizuna gero eta handiagoa da, zehaztasun handiko nabigazio eta kokapen gaitasunak eskaintzeko aplikazio ugarientzat.
Orientazio inertzialaren oinarrizko osagaia:Zuntz optikoko giroskopioa
Zuntz optikoko giroskopioetarako sarrera
Nabigazio inertzialeko sistemek asko oinarritzen dira beren oinarrizko osagaien zehaztasunean eta zehaztasunean. Sistema horien gaitasunak nabarmen hobetu dituen osagai bat zuntz optikoko giroskopioa (lainoa) da. Lainoa sentsore kritikoa da, garraiolariaren abiadura angeluarra zehaztasunez neurtzeko.
Zuntz optikoko giroskopio operazioa
Lainoak Sagnac efektuaren printzipioan funtzionatzen du. Laser-habe bat bi bide desberdinetan zatitzea dakar, bobinazko zuntz optikoko begizta batean zehar norabide kontrajarrietan bidaiatzeko aukera emanez. Garraiolariak, lainoz txertatuta, biratu egiten da, bi habeen arteko bidaiaren denboraren aldea garraiolariaren biraketaren angeluarraren abiadurarekiko proportzionala da. Oraingo atzerapena, Sagnac fasearen aldaketa izenarekin ezagutzen da, hain zuzen ere, lainoa garraiolariaren biraketari buruzko datu zehatzak eskaintzeko aukera ematen du.
Zuntz optikoko giroskopio baten printzipioak fotodetektore batetik argi izpi bat emititzea dakar. Argi-izpi hau akoplamendu batetik igarotzen da, mutur batetik bestera sartu eta beste batetik irtetean. Ondoren begizta optiko batetik barrena ibiltzen da. Bi argi izpiak, norabide desberdinetatik datozenak, sartu begizta eta osatu superposizio koherente bat inguruan ibili ondoren. Itzulitako argia argi-emisio diodo (LED) sartzen da, bere intentsitatea hautemateko erabiltzen dena. Zuntz optikoko giroskopio baten printzipioa erraza dirudi, erronka esanguratsuena bi argi izpien bide optikoan eragiten duten faktoreak ezabatzean datza. Hau da zuntz optikoko giroskopioak garatzeko gai den gai kritikoenetako bat.
1: Diodo superluminescent 2: fotodetector diodoa
3. Argi-iturria akoplamendua 4.Zuntz eraztun akoplamendua 5. zuntz eraztun 5.Optikoa
Zuntz optikoko giroskopioen abantailak
Lainoak hainbat abantaila eskaintzen dizkiete inertziztatutako nabigazio sistemetan. Ospe handia dute aparteko zehaztasun, fidagarritasun eta iraunkortasunagatik. Girra mekanikoek ez bezala, lainoek ez dute lekurik mugitzen, higadura eta malko arriskua murriztuz. Gainera, shock eta bibrazioarekiko erresistenteak dira.
Zuntz optikoko giroskopioak integratzea nabigazio inertzialean
Nabigazio inertzialeko sistemak gero eta gehiago sartzen dira lainoak zehaztasun eta fidagarritasun handia direla eta. Giroskopio horiek orientazio eta posizioaren zehaztapen zehatza lortzeko beharrezkoak diren angelu angeluen neurketak eskaintzen dituzte. Lainoak dauden nabigazio sistema inertzialetan integratuz, operadoreek nabigazio zehaztasun hobeak izan ditzakete, batez ere muturreko zehaztasuna beharrezkoa den egoeretan.
Zuntz optikoko giroskopioen aplikazioak nabigazio inertzialetan
Lainoak sartzeak nabigazio sistema inertzialen aplikazioak zabaldu ditu hainbat domeinutan. Aeroespazialaren eta hegazkinean, laino ekipatutako sistemek nabigazio irtenbide zehatzak eskaintzen dituzte hegazkinak, droneak eta espazio-ontziak. Itsas nabigazioan, inkesta geologikoetan eta robotika aurreratuetan ere oso erabiliak dira, sistema horiek errendimendu eta fidagarritasun hobetuarekin funtziona dezaten.
Zuntz optikoko giroskopioen egiturazko aldaera desberdinak
Zuntz optikoko giroskopioak egiturazko konfigurazio desberdinetan datoz, gaur egun Ingeniaritza esparruan sartzen den nagusiarekinZuntz optikoko giroskopioaren polarizazio itxia. Giroskopio honen muinean dagoPolarizatzeko zuntz begizta, polarizazio-zuntzak eta zehatz diseinatutako esparrua osatzen dute. Begizta honen eraikuntzak lau aldiz sinmetrikoko metodoa dakar, zigilatze gel bakarrek osatutako estatu solidoko zuntz begizta bobina osatzeko.
Funtsezko ezaugarriakPolarizazioa mantentzen duten zuntz optikoa gyro bobina
▶ Esparru diseinu bakarra:Giroskopioaren begiztak esparru esparru bereizgarria eskaintzen du, polarizaziorako mantentzeko zuntz motak erraztasunez betetzen dituena.
▶ Fourfold-eko haize sinmetrikoa teknika:Fourfold-en haize sinmetrikoak shupe efektua minimizatzen du, neurketa zehatzak eta fidagarriak ziurtatuz.
▶ Seleling Gel Material aurreratua:Zigilatzeko Gel Material aurreratuaren enpleguak, sendatze teknika paregabearekin konbinatuta, bibrazioekiko erresistentzia hobetzen du, giroskopio-begizta horiek ingurune zorrotzetan aplikatzeko aproposak eginez.
▶ Tenperatura koherentzia egonkortasuna:Giroskopioaren begiztak tenperatura koherentzia egonkortasuna erakusten du, zehaztasunak baldintza termiko desberdinetan ere ziurtatuz.
▶ Esparru arin sinplifikatua:Giroskopioaren begiztak esparru zuzen baina arin baina arina duten ingeniaritza da, prozesatzeko doitasun handia bermatuz.
▶ Prozesu bihurri koherentea:Prozesu bihurgailuak egonkorra izaten jarraitzen du, zehaztasun zuntz optikoko giroskopioen eskakizunetara egokituz.
Kontsulta
Groves, PD (2008). Nabigazio inertzialaren sarrera.Aldizkariaren nabigazioa, 61(1), 13-28.
El-sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). Sentsore inertzialen teknologiak nabigazio aplikazioetarako: Artearen egoera.Satelite bidezko nabigazioa, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). Nabigazio inertzialaren sarrera.Cambridgeko Unibertsitatea, Ordenagailu laborategia, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). Erreferentziazko eta koherenteen munduko modelamendua robot mugikorretarako.Robotika eta automatizazioari buruzko 1985eko IEEE Nazioarteko Konferentziako prozeduretan(Vol. 2, 138-145. or.). Ieee.
Doako kontsulta behar al duzu?
Nire proiektu batzuk
Lagundu ditudan lan ikaragarriak. Harro!
