Волоконно-оптические гироскопы для инерциальной навигации

Ключевые моменты

1. Что такое инерциальная навигация

Чтобы понять, что такое инерциальная навигация, сначала нужно разделить выражение на две части, то есть навигация + инерция.
Навигация, говоря простыми словами, решает задачу перемещения из одного места в другое, указывая направление, как правило, с помощью компаса.
Инерция, изначально происходящая из ньютоновской механики, относится к свойству объекта сохранять свое состояние движения. Она выполняет функцию записи информации о состоянии движения объекта.
Для иллюстрации инерциальной навигации приведем простой пример. Ребенок и его друг играют в игру у входа в комнату, покрытую плиткой, и идут по плиткам на другую сторону по определенным правилам. Один шаг вперед, три влево, пять вперед, два вправо… Каждый его шаг равен длине напольной плитки, и люди снаружи комнаты могут получить полную траекторию его движения, нарисовав на бумаге соответствующую длину и маршрут. Ему не нужно видеть комнату, чтобы знать положение ребенка, скорость и т. д.
Базовый принцип инерциальной навигации и некоторых других видов навигации примерно таков: знать исходное положение, исходную ориентацию (положение), направление и величину перемещения в каждый момент времени и постепенно продвигаться вперед. Сложив это (что соответствует операции математического интегрирования), можно получить ориентацию, положение и другую информацию.
Итак, как получить текущую ориентацию (положение) и информацию о положении движущегося объекта? Нужно использовать множество датчиков, а в инерциальной навигации применяются инерциальные приборы: акселерометр + гироскоп.
Инерциальная навигация использует гироскоп и акселерометр для измерения угловой скорости и ускорения носителя в инерциальной системе отсчета, интегрирует и рассчитывает по времени для получения скорости и относительного положения и преобразует это в навигационную систему координат, чтобы текущее положение носителя можно было получить, совместив с информацией о начальном положении.
Инерциальная навигация является внутренней замкнутой навигационной системой, и во время движения носителя нет внешних данных для коррекции ошибки. Поэтому одиночная инерциальная навигационная система может использоваться только для навигации в течение коротких периодов времени. Для системы, работающей длительное время, необходимо периодически корректировать внутреннюю накопленную ошибку с помощью спутниковой навигации.

2. Гироскопы в инерциальной навигации

Технология инерциальной навигации широко используется в аэрокосмической технике, навигационных спутниках, БПЛА и других областях благодаря высокой скрытности и полной автономности получения информации о движении. Особенно в областях микродронов и автономного вождения технология инерциальной навигации может обеспечивать точную информацию о направлении и скорости и играет незаменимую роль в сложных условиях или когда другие внешние вспомогательные навигационные сигналы не работают, проявляя преимущества автономной навигации в среде для обеспечения надежного измерения ориентации и положения. Как важный компонент инерциальной навигационной системы волоконно-оптический гироскоп играет решающую роль в навигационных возможностях системы. В настоящее время на рынке в основном представлены волоконно-оптические гироскопы и MEMS-гироскопы. Хотя точность волоконно-оптического гироскопа высока, вся его система состоит из делителей,
модулятора, оптоволоконного кольца и других дискретных компонентов, что приводит к большим габаритам и высокой стоимости, и в областях микробеспилотников и автономных систем он не может удовлетворить требования миниатюризации и низкой стоимости, поэтому применение сильно ограничено. Хотя MEMS-гироскоп может быть миниатюризирован, его точность низкая. Кроме того, он имеет подвижные части, слабую устойчивость к ударам и вибрации и трудно применим в суровых условиях.

3 Резюме

Волоконно-оптический гироскоп Micro-Magic Inc GF70ZK специально разработан в соответствии с концепцией традиционных волоконно-оптических гироскопов, имеет малые габариты 70*70*32mm; малый вес, не более 250g; низкое энергопотребление, не более 4W; быстрый запуск, время запуска всего 5s; этот волоконно-оптический гироскоп прост в эксплуатации и удобен в использовании и широко применяется в INS, IMU, системах позиционирования, системах определения направления на север, стабилизации платформ и других областях.
Стабильность нулевого смещения нашего GF80 находится в диапазоне 0.01–0.02. Наибольшее различие между этими двумя волоконно-оптическими гироскопами заключается в различии диапазона измерений; конечно, наш волоконно-оптический гироскоп может использоваться в инерциальной навигации, вы можете сделать детальный выбор в соответствии со значением точности и диапазоном измерений; вы всегда можете обратиться к нам и получить больше технических данных.