Fiber Optik İnersiyonel Entegre Navigasyon Sistemi Nedir?

Fiber Optik Ataletsel Entegre Navigasyon Sistemi Nedir? Prensip ve Uygulama

1. Giriş

Fiber Optik Ataletsel Entegre Navigasyon Sistemi, fiber optik jiroskoplar (FOG) ve yüksek performanslı ivmeölçerler ile çekirdek ataletsel algılama cihazları olarak oluşturulmuş yüksek hassasiyetli, tam otonom bir navigasyon çözümüdür. Düşük maliyet ve minyatürleştirmeye odaklanan geleneksel MEMS navigasyon modüllerinden farklı olarak, fiber optik ataletsel navigasyon, ultra düşük sapma, katı hal yapısı ve uzun vadeli kararlılık özelliklerine sahiptir, bu da onu üst düzey endüstriyel, denizcilik ve havacılık ekipmanları için en güvenilir navigasyon teknolojilerinden biri haline getirir.

Saf ataletsel navigasyon kaçınılmaz olarak uzun süreli çalışma sırasında kümülatif hatalar ürettiğinden, fiber ataletsel sistem genellikle bir entegre navigasyon çözümü oluşturmak için GNSS, takometre, DVL veya diğer yardımcı navigasyon kaynaklarıyla birleştirilir. Bu füzyon yöntemi, harici konumlandırma bilgileriyle ataletsel sapmayı telafi eder ve sürekli, yüksek hassasiyetli ve yüksek güvenilirlikli tam senaryo navigasyon çıktısı elde eder.

2. Çekirdek Çalışma Prensibi

2.1 Fiber Ataletsel Ölçüm Birimi Çekirdek Algılama

Fiber optik ataletsel birim, fiber optik jiroskoplar ve hassas ivmeölçerler aracılığıyla gerçek zamanlı üç eksenli açısal hız ve üç eksenli öz kuvvet verilerini toplar. Sagnac optik algılama prensibine dayanarak, jiroskop mekanik dönen parçalar olmadan taşıyıcı dönüş değişikliklerini yakalar, sıfır aşınma ve yüksek kararlılıkta tutum ölçümü gerçekleştirir. İvmeölçer, taşıyıcının doğrusal hareketini ve yerçekimi değişikliklerini doğru bir şekilde algılar.

Gerçek zamanlı ataletsel navigasyon algoritması çözümü aracılığıyla sistem, taşıyıcı için ultra yüksek frekanslı hareket durumu referansı sağlayarak sürekli olarak tutum açısı, açısal hız, hız ve orijinal ataletsel verileri çıktı olarak verir.

2.2 Çoklu Sensör Füzyonu ve Hata Düzeltme

Entegre navigasyon sistemi, ataletsel verileri GNSS veya diğer yardımcı navigasyon verileriyle sıkı bir şekilde birleştirmek için gelişmiş Kalman filtreleme ve uyarlanabilir füzyon algoritmalarını benimser.

Uydu sinyalleri kararlı olduğunda, GNSS ataletsel navigasyonun uzun vadeli sapmasını düzeltir ve mutlak konumlandırma doğruluğunu korur. GNSS engellendiğinde, kesintiye uğradığında veya parazitlendiğinde, fiber ataletsel birim, sürekli navigasyon çıktısını sağlamak için yüksek hassasiyetli ölü hesaplamayı bağımsız olarak üstlenir. İki sensör birbirini mükemmel bir şekilde tamamlar, uzun vadede sapma olmaz, kısa vadede kesinti olmaz.

3. Fiber Optik Entegre Navigasyonun Temel Avantajları

• Ultra düşük uzun vadeli sapma Fiber optik jiroskopta mekanik sürtünme ve yapısal aşınma yoktur, bu da kümülatif hataları etkili bir şekilde bastırır ve sıradan MEMS ataletsel navigasyon sistemlerinin kararlılığını büyük ölçüde aşar.
• Güçlü parazit önleme ve özerklik Harici elektromanyetik sinyallere dayanmaz ve GNSS reddi, elektromanyetik parazit ve karmaşık korumalı ortamlarda normal şekilde çalışabilir.
• Mükemmel çevresel uyarlanabilirlik Katı hal optik yapısı, güçlü titreşim direnci, darbe direnci ve geniş sıcaklık kararlılığı özelliklerine sahiptir, üst düzey ekipmanların uzun süreli sürekli çalışması için uygundur.
• Yüksek frekanslı ve yüksek hassasiyetli çıktı Yüksek hızlı tutum ve navigasyon verileri sağlar, bu da taşıyıcının küçük tutum değişikliklerini ve yüksek dinamik hareketlerini doğru bir şekilde yakalayabilir.
• Uzun hizmet ömrü ve yüksek güvenilirlik Sıfır mekanik kayıp tasarımı, arıza oranını ve bakım maliyetini büyük ölçüde azaltır, havacılık ve denizcilik ekipmanlarının uzun döngülü görev gereksinimlerini karşılar.

4. FOG Entegre Navigasyon ve MEMS Entegre Navigasyon Arasındaki Farklar

MEMS ataletsel navigasyon, minyatürleştirme, düşük güç tüketimi ve düşük maliyet özelliklerine sahiptir ve tüketici dronları, AGV'ler ve düşük hızlı sivil akıllı ekipmanlarda yaygın olarak kullanılır. Ancak, nispeten büyük sapmaya sahiptir ve ultra uzun süreli yüksek hassasiyetli görevler için uygun değildir.

Fiber optik entegre navigasyon, ultra yüksek kararlılık ve ultra düşük sapma karşılığında kısmi minyatürleştirme ve maliyet performansından ödün verir. Esas olarak uzun süreli dayanıklılık, yüksek hassasiyet ve yüksek güvenilirlik gerektiren üst düzey senaryolar için kullanılır ve MEMS ataletsel navigasyon ile tamamlayıcı bir ürün konumlandırması oluşturur.

5. Ana Uygulama Senaryoları

• Deniz ve Sualtı Ekipmanları Açık deniz gemileri, su altı UUV'leri ve deniz altı tespit ekipmanları, uydu sinyalleri olmadan uzun süreli otonom navigasyon sağlar.
• Havacılık ve Özel Uçaklar Orta ve büyük sabit kanatlı uçaklar, rotorlu uçaklar ve yüksek hızlı özel uçuş platformları, yüksek dinamik uçuş için kararlı tutum ve navigasyon referansı sağlar.
• Yüksek Hassasiyetli Ölçme ve Haritalama Araç üstü, gemi üstü ve hava üstü mobil haritalama sistemleri, yüksek hassasiyetli POS veri çözünürlüğünü destekler.
• Özel Akıllı Ekipmanlar Yüksek kararlılık navigasyonu gerektiren üst düzey otonom araçlar, mühendislik makineleri stabilizasyon sistemleri ve özel robot platformları.

6. Teknik Özet

Üst düzey bir ataletsel navigasyon çözümü olarak, fiber optik ataletsel entegre navigasyon sistemi, otonom ataletsel algılama ve çoklu kaynak veri füzyonunun avantajlarını birleştirir. Geleneksel navigasyon yöntemlerinin sinyal bağımlılığı ve kümülatif hata gibi temel endüstri sorunlarını çözer. Üstün kararlılığı ve güvenilirliği ile denizcilik, havacılık ve hassas ölçme alanlarındaki üst düzey akıllı ekipmanlar için çekirdek navigasyon konfigürasyonu haline gelmiştir.