एमईएमएस जड़त्वीय एकीकृत नेविगेशन प्रणाली क्या है? सिद्धांत और अनुप्रयोग

1. परिचय

एमईएमएस इनर्टियल इंटीग्रेटेड नेविगेशन सिस्टम माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) इनर्टियल सेंसर पर आधारित एक लघु, कम-शक्ति, लागत प्रभावी स्वायत्त नेविगेशन समाधान है। उच्च-प्रदर्शन एमईएमएस जाइरोस्कोप और एक्सेलेरोमीटर पर केंद्रित, सिस्टम वास्तविक समय रविविज्ञान समाधान, वेग गणना और निरंतर स्थिति आउटपुट प्राप्त करने के लिए बहु-स्रोत स्थिति डेटा को एकीकृत करता है। शीर्ष-स्तरीय एयरोस्पेस और समुद्री परिदृश्यों के लिए तैयार उच्च-सटीकता फाइबर ऑप्टिक इनर्टियल नेविगेशन के विपरीत, एमईएमएस एकीकृत नेविगेशन हल्के वजन, लघुकरण और बड़े पैमाने पर स्केलेबिलिटी पर केंद्रित है, जो अधिकांश नागरिक और औद्योगिक बुद्धिमान नेविगेशन परिदृश्यों को कवर करता है।

शुद्ध एमईएमएस इनर्टियल नेविगेशन माइक्रो-मैकेनिकल संरचनाओं की अंतर्निहित विशेषताओं के कारण दीर्घकालिक संचालन के दौरान मामूली संचयी बहाव उत्पन्न करेगा। इस समस्या को हल करने के लिए, सिस्टम एक बहु-सेंसर संलयन तंत्र को अपनाता है, जो एमईएमएस इनर्टियल माप डेटा को जीएन एसएस, विजुअल एसएलएएम, लिडार, व्हील ओडोमीटर और अन्य सहायक स्थिति स्रोतों के साथ कसकर जोड़ता है। यह कम लागत वाले हार्डवेयर लाभ और उच्च-स्थिरता नेविगेशन प्रदर्शन को पूरी तरह से संतुलित करता है, जो निम्न-ऊंचाई वाली अर्थव्यवस्था और औद्योगिक बुद्धिमान उपकरण क्षेत्र में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली इनर्टियल नेविगेशन तकनीक बन जाती है।

2. मुख्य कार्य सिद्धांत

2.1 एमईएमएस इनर्टियल यूनिट सेंसिंग मैकेनिज्म

सिस्टम का मुख्य संवेदन घटक एक उच्च-स्थिरता एमईएमएस आईएमयू है, जो एक ही चिप पर लघु तीन-अक्ष जाइरोस्कोप और तीन-अक्ष एक्सेलेरोमीटर को एकीकृत करता है। एमईएमएस जाइरोस्कोप वाहक के घूर्णन (रोल, पिच, यॉ) के वास्तविक समय कोणीय वेग को कैप्चर करता है, जबकि एमईएमएस एक्सेलेरोमीटर वाहक की गति के दौरान रैखिक त्वरण और गुरुत्वाकर्षण त्वरण परिवर्तनों को सटीक रूप से महसूस करता है।

वास्तविक समय इनर्टियल समाधान एल्गोरिदम के माध्यम से, इकाई स्वतंत्र रूप से उच्च-आवृत्ति रविविज्ञान कोण, कोणीय दर, गति त्वरण और मूल इनर्टियल डेटा आउटपुट करती है। यह किसी भी बाहरी सिग्नल स्रोतों पर निर्भर हुए बिना वाहक की गतिशील गति स्थिति को लगातार ट्रैक कर सकती है, पूरी तरह से स्वायत्त रविविज्ञान धारणा और डेड रेकनिंग का एहसास करती है।

2.2 मल्टी-सेंसर फ्यूजन और ड्रिफ्ट सप्रेशन

एमईएमएस एकीकृत नेविगेशन सिस्टम इनर्टियल डेटा को बाहरी स्थिति डेटा के साथ जैविक रूप से फ्यूज करने के लिए अनुकूलित अनुकूली कलमन फ़िल्टरिंग और बुद्धिमान संलयन एल्गोरिदम को अपनाता है। सिस्टम पूर्ण-परिदृश्य स्थिर आउटपुट सुनिश्चित करने के लिए दो मुख्य कार्य मोड में संचालित होता है।

स्थिर जीएन एसएस संकेतों वाले खुले वातावरण में, उपग्रह स्थिति डेटा एमईएमएस इनर्टियल सेंसर के दीर्घकालिक संचयी बहाव को कैलिब्रेट और दबाता है, उच्च-सटीकता पूर्ण स्थिति परिणामों को बनाए रखने के लिए वास्तविक समय में छोटे रविविज्ञान और स्थिति त्रुटियों को ठीक करता है। जीएन एसएस-निषेध या सिग्नल-हस्तक्षेप परिदृश्यों जैसे शहरी घाटियों, सुरंगों, घने जंगलों और इनडोर कार्यशालाओं में, एमईएमएस इनर्टियल इकाई स्वतंत्र रूप से अल्पकालिक उच्च-सटीकता डेड रेकनिंग करती है, स्थिति अंतराल को निर्बाध रूप से भरती है और निर्बाध नेविगेशन और रविविज्ञान आउटपुट सुनिश्चित करती है। यह संलयन मोड महसूस करता हैदीर्घकालिक संचालन में कम बहाव, अल्पकालिक जटिल परिदृश्यों में शून्य रुकावट।

3. एमईएमएस एकीकृत नेविगेशन के मुख्य लाभ

• लघु और हल्केअत्यधिक एकीकृत चिप-स्तरीय डिजाइन को अपनाता है, जिसमें अल्ट्रा-छोटा आकार और अल्ट्रा-लाइट वजन होता है। इसे संकीर्ण उपकरण केबिन में एम्बेड किया जा सकता है, जो छोटे और मध्यम आकार के बुद्धिमान उपकरणों की सख्त लोड और स्थान सीमाओं के लिए पूरी तरह से अनुकूल है।
• कम शक्ति और उच्च लागत प्रदर्शनफाइबर ऑप्टिक और लेजर इनर्टियल नेविगेशन सिस्टम की तुलना में, एमईएमएस समाधानों में कम बिजली की खपत और कम विनिर्माण लागत होती है, जो बड़े पैमाने पर बैच परिनियोजन और लोकप्रिय अनुप्रयोगों का समर्थन करती है।
• मजबूत गतिशील प्रतिक्रियाउच्च-आवृत्ति डेटा आउटपुट का समर्थन करता है, तेजी से रविविज्ञान परिवर्तन, लगातार त्वरण और मंदी, और वाहक की तेज स्टीयरिंग आंदोलनों को संवेदनशील रूप से कैप्चर करता है, जो उच्च-गतिशील नागरिक गति परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।
• उत्कृष्ट परिदृश्य अनुकूलनशीलताऔद्योगिक-स्तरीय कंपन प्रतिरोध, सदमे प्रतिरोध और चौड़े-तापमान अंशांकन तकनीक को एकीकृत करता है, जो वाहन कंपन, हवा अशांति और जमीन की धक्कों जैसी जटिल कार्य स्थितियों के लिए स्थिर रूप से अनुकूल है।
• लचीला संलयन संगतताजीएन एसएस, लिडार, विजुअल एसएलएएम, ओडोमीटर और अन्य मुख्यधारा के स्थिति मॉड्यूल के साथ आसानी से संगत, विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए कस्टम संलयन समाधानों का समर्थन करता है।

4. एमईएमएस और एफओजी एकीकृत नेविगेशन के बीच अंतर

एमईएमएस एकीकृत नेविगेशन और फाइबर ऑप्टिक (एफओजी) एकीकृत नेविगेशन इनर्टियल नेविगेशन उद्योग में एक पूरी तरह से पूरक उच्च-निम्न-अंत उत्पाद मैट्रिक्स बनाते हैं। एमईएमएस तकनीक माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल चिप संरचनाओं पर निर्भर करती है, जिसमें कम लागत, लघुकरण और बड़े पैमाने पर उत्पादन के फायदे होते हैं, लेकिन सीमित दीर्घकालिक बहाव दमन क्षमता के साथ, मध्यम और निम्न-सटीकता वाले नागरिक और औद्योगिक परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।

एफओजी फाइबर ऑप्टिक इनर्टियल नेविगेशन ठोस-अवस्था ऑप्टिकल सेंसिंग संरचना को अपनाता है, जिसमें अल्ट्रा-लो ड्रिफ्ट और अल्ट्रा-हाई लॉन्ग-टर्म स्थिरता होती है, लेकिन इसका बड़ा वॉल्यूम और उच्च लागत होती है, जो मुख्य रूप से एयरोस्पेस, डीप-सी उपकरण और उच्च-ग्रेड सर्वेक्षण और मानचित्रण जैसे उच्च-स्तरीय परिशुद्धता परिदृश्यों की सेवा करती है। एमईएमएस एकीकृत नेविगेशन सार्वभौमिक उच्च-विश्वसनीयता इनर्टियल नेविगेशन के बाजार अंतर को भरता है, और वैश्विक निम्न-ऊंचाई वाली अर्थव्यवस्था और औद्योगिक बुद्धिमान विनिर्माण के तेजी से विकास के लिए मुख्य मूलभूत तकनीक है।

5. मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्य

• नागरिक और औद्योगिक यूएवीबिजली निरीक्षण, हवाई सर्वेक्षण, लॉजिस्टिक्स वितरण, कृषि संयंत्र संरक्षण और आपातकालीन बचाव ड्रोन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो जटिल उड़ान परिदृश्यों के लिए स्थिर रविविज्ञान नियंत्रण और निरंतर नेविगेशन डेटा प्रदान करता है।
• बुद्धिमान ड्राइविंग और मोबाइल रोबोटकम गति वाले स्वायत्त वाहन, परिसर गश्ती कार, स्वच्छता वाहन, इनडोर एजीवी और एएमआर रोबोट की सेवा करता है, जीएन एसएस-निषेध परिदृश्यों में स्थिति रुकावट की समस्याओं को हल करता है।
• औद्योगिक बुद्धिमान उपकरणइंजीनियरिंग मशीनरी रविविज्ञान निगरानी, ​​बुद्धिमान गिंबल स्थिरीकरण, पोर्टेबल सर्वेक्षण और मानचित्रण उपकरण पर लागू, वास्तविक समय रविविज्ञान सुधार और गति स्थिति निगरानी का एहसास करता है।
• निम्न-ऊंचाई वाली अर्थव्यवस्था उपकरणविभिन्न छोटे और मध्यम आकार के मानव रहित वाहक को कवर करता है, जो शहरी निम्न-ऊंचाई वाले परिवहन और बुद्धिमान टर्मिनल उपकरणों के लिए विश्वसनीय इनर्टियल नेविगेशन समर्थन प्रदान करता है।

6. तकनीकी सारांश

औद्योगिक और नागरिक क्षेत्रों में सबसे मुख्यधारा और बहुमुखी इनर्टियल नेविगेशन समाधान के रूप में, एमईएमएस इनर्टियल इंटीग्रेटेड नेविगेशन सिस्टम प्रदर्शन, मात्रा, बिजली की खपत और लागत को पूरी तरह से संतुलित करता है। मल्टी-सेंसर फ्यूजन तकनीक के माध्यम से, यह एकल एमईएमएस इनर्टियल नेविगेशन के अंतर्निहित बहाव दोष की भरपाई करता है, स्थिर, निरंतर और उच्च-सटीकता नेविगेशन और रविविज्ञान धारणा का एहसास करता है। यह बुद्धिमान मानव रहित उपकरण, औद्योगिक स्वचालन और निम्न-ऊंचाई वाली अर्थव्यवस्था औद्योगिकीकरण के लिए मुख्य बुनियादी संवेदन तकनीक है, और वैश्विक बुद्धिमान टर्मिनल उपकरणों के बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक अनुप्रयोग का समर्थन करता है।