Что такое оптико-волоконная инерциальная интегрированная навигационная система?

Что такое оптико-волоконная инерциальная интегрированная навигационная система?

1Введение.

Интегрированная навигационная система с оптическими волокнами является высокоточной,полностью автономное навигационное решение, построенное с использованием гироскопов из волоконного оптического волокна (FOG) и высокопроизводительных акселерометров в качестве основных инерционных датчиковВ отличие от обычных навигационных модулей MEMS, которые сосредоточены на низкой стоимости и миниатюризации, инерциальная навигация из оптических волокон имеет сверхнизкий дрейф, твердотельную структуру,и долгосрочной стабильности, что делает его одной из самых надежных навигационных технологий для высокопроизводительного промышленного, морского и аэрокосмического оборудования.

Поскольку чистая инерциальная навигация неизбежно приводит к кумулятивным ошибкам при длительной эксплуатации, система инерциального волокна обычно сочетается с GNSS, километром, DVL,или других вспомогательных источников навигации, чтобы сформироватьинтегрированное навигационное решениеЭтот метод синтеза компенсирует дрейф инерции с помощью внешней информации о позиционировании и достигает непрерывного, высокоточного и высоконадежного выхода навигации по всему сценарию.

2Основной принцип работы

2.1 Инерциальное измерительное устройство для волоконного излучения

Инерционный блок оптического волокна собирает в режиме реального времени трехосевую угловую скорость и трехосевую специфическую силу с помощью гироскопов из оптического волокна и точных акселерометров.Основан на принципе оптического обнаружения Sagnac, гироскоп фиксирует изменения вращения носителя без механических вращающихся частей, обеспечивая измерение положения без износа и высокой стабильности.Акселерометр точно определяет линейное движение и изменения гравитации носителя.

С помощью алгоритма инерциальной навигации в режиме реального времени, система непрерывно выводит угол положения, угловую скорость, скорость и исходные инерционные данные,обеспечивающий сверхвысокочастотное движение ссылочного состояния для носителя.

2.2 Многодатчиковое слияние и исправление ошибок

Интегрированная навигационная система использует передовые алгоритмы фильтрации Калмана и адаптивного синтеза для тесного соединения инерциальных данных с GNSS или другими вспомогательными навигационными данными.

Когда спутниковые сигналы стабильны, GNSS корректирует длительный дрейф инерциальной навигации и поддерживает абсолютную точность позиционирования.Инерциальное устройство волокна самостоятельно выполняет высокоточный вычислительный процесс для обеспечения непрерывной навигации.Эти два датчика прекрасно дополняют друг друга.без дрейфа в долгосрочной перспективе, без прерывания в краткосрочной перспективе.

3Основные преимущества интегральной навигации с оптическими волокнами

• Ультранизкий долгосрочный дрейфГироскоп из оптических волокон не имеет механического трения и износа конструкции, эффективно подавляя накопительные ошибки, значительно превышая стабильность обычных инерциальных навигационных систем MEMS.
• Сильная антивмешательство и автономностьОн не зависит от внешних электромагнитных сигналов и может нормально работать при отрицании GNSS, электромагнитных помехах и сложных защищенных средах.
• Отличная адаптивность к окружающей средеОптическая структура твердого состояния обладает сильной вибрационной стойкостью, устойчивостью к ударам и высокой температурной стабильностью, подходящей для длительной непрерывной работы высокопроизводительного оборудования.
• Высокочастотный и высокоточный выходПредоставлять высокоскоростные данные о положении и навигации, которые могут точно фиксировать небольшие изменения положения и высокое динамическое движение носителя.
• Долгий срок службы и высокая надежностьДизайн с нулевыми механическими потерями значительно снижает частоту сбоев и затраты на техническое обслуживание, удовлетворяя требованиям длительного цикла полетов аэрокосмического и морского оборудования.

4Различия между интегрированной навигацией FOG и интегрированной навигацией MEMS

Инерциальная навигация MEMS характеризуется миниатюризацией, низким энергопотреблением и низкой стоимостью и широко используется в потребительских дронах, AGV и малоскоростном гражданском интеллектуальном оборудовании.имеет относительно большой дрейф и не подходит для сверхдлинных миссий высокой точности..

Интегрированная навигация из оптических волокон жертвует частичной миниатюризацией и экономическими показателями в обмен насверхвысокая устойчивость и сверхнизкий дрейфОн в основном используется для высокопроизводительных сценариев, требующих длительной выносливости, высокой точности и высокой надежности, формируя дополнительное позиционирование продукта с инерциальной навигацией MEMS.

5. Основные сценарии применения

• Морское и подводное оборудованиеОффшорные суда, подводные беспилотные летательные аппараты и подводное обнаруживающее оборудование, обеспечивающие долгосрочную автономную навигацию без спутниковых сигналов.
• Аэрокосмические и специальные самолетыСредние и большие летательные аппараты с фиксированным крылом, вертолеты и высокоскоростные специальные летные платформы, обеспечивающие стабильное положение и навигационную ориентацию для высокодинамического полета.
• Высокоточные геодезические и картографические работыМобильные картографические системы на транспортных средствах, на судах и в воздухе, поддерживающие высокоточное разрешение данных POS.
• Специальное интеллектуальное оборудованиеАвтономные транспортные средства высокого класса, системы стабилизации машиностроения и специальные робототехнические платформы, требующие высокой стабильности навигации.

6. Техническое резюме

В качестве высококачественного инерциального навигационного решения инерциальная интегрированная навигационная система из оптических волокон сочетает в себе преимущества автономного инерциального зондирования и слияния данных из нескольких источников.Он решает основные проблемы отрасли - зависимость от сигнала и кумулятивные ошибки традиционных навигационных методов.Благодаря исключительной стабильности и надежности он стал основной навигационной конфигурацией для высокотехнологичного интеллектуального оборудования в морской, аэрокосмической и точной географии.