Inertial Navigation ແມ່ນຫຍັງ?
ພື້ນຖານຂອງການນໍາທາງ Inertial
ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງການນໍາທາງ inertial ແມ່ນຄ້າຍຄືກັບວິທີການນໍາທາງອື່ນໆ. ມັນອີງໃສ່ການໄດ້ຮັບຂໍ້ມູນທີ່ສໍາຄັນ, ລວມທັງຕໍາແຫນ່ງເບື້ອງຕົ້ນ, ການປະຖົມນິເທດເບື້ອງຕົ້ນ, ທິດທາງແລະທິດທາງຂອງການເຄື່ອນໄຫວໃນແຕ່ລະປັດຈຸບັນ, ແລະການເຊື່ອມໂຍງກັບຂໍ້ມູນເຫຼົ່ານີ້ຢ່າງກ້າວຫນ້າ (ການປຽບທຽບກັບການປະຕິບັດການເຊື່ອມໂຍງທາງຄະນິດສາດ) ເພື່ອກໍານົດຕົວກໍານົດການນໍາທາງທີ່ຊັດເຈນເຊັ່ນການປະຖົມນິເທດແລະຕໍາແຫນ່ງ.
ບົດບາດຂອງເຊັນເຊີໃນການນໍາທາງ inertial
ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບການປະຖົມນິເທດໃນປະຈຸບັນ (ທັດສະນະຄະຕິ) ແລະຂໍ້ມູນຕໍາແຫນ່ງຂອງວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນຍ້າຍ, ລະບົບນໍາທາງ inertial ນໍາໃຊ້ຊຸດຂອງເຊັນເຊີທີ່ສໍາຄັນ, ຕົ້ນຕໍປະກອບດ້ວຍ accelerometers ແລະ gyroscopes. ເຊັນເຊີເຫຼົ່ານີ້ວັດແທກຄວາມໄວເປັນລ່ຽມ ແລະການເລັ່ງຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການໃນກອບການອ້າງອີງ inertial. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຂໍ້ມູນໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າກັນແລະປະມວນຜົນໃນໄລຍະເວລາເພື່ອເອົາຂໍ້ມູນຄວາມໄວແລະຂໍ້ມູນຕໍາແຫນ່ງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ. ຕໍ່ມາ, ຂໍ້ມູນນີ້ໄດ້ຖືກປ່ຽນເປັນລະບົບການປະສານງານນໍາທາງ, ໂດຍສົມທົບກັບຂໍ້ມູນຕໍາແຫນ່ງເບື້ອງຕົ້ນ, ສິ້ນສຸດການກໍານົດສະຖານທີ່ໃນປະຈຸບັນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ.
ຫຼັກການການດໍາເນີນງານຂອງລະບົບນໍາທາງ inertial
ລະບົບນໍາທາງ inertial ເຮັດວຽກເປັນລະບົບນໍາທາງແບບວົງປິດພາຍໃນດ້ວຍຕົນເອງ. ພວກມັນບໍ່ອີງໃສ່ການອັບເດດຂໍ້ມູນພາຍນອກແບບສົດໆເພື່ອແກ້ໄຂຂໍ້ຜິດພາດໃນລະຫວ່າງການເຄື່ອນທີ່ຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ. ດັ່ງນັ້ນ, ລະບົບນໍາທາງ inertial ດຽວແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບວຽກງານການນໍາທາງໄລຍະສັ້ນ. ສໍາລັບການດໍາເນີນງານໃນໄລຍະຍາວ, ມັນຕ້ອງໄດ້ປະສົມປະສານກັບວິທີການນໍາທາງອື່ນໆ, ເຊັ່ນ: ລະບົບນໍາທາງຜ່ານດາວທຽມ, ແຕ່ລະໄລຍະເພື່ອແກ້ໄຂຂໍ້ຜິດພາດພາຍໃນທີ່ສະສົມ.
ການປິດບັງການນໍາທາງ inertial
ໃນເຕັກໂນໂລຢີການນໍາທາງທີ່ທັນສະໄຫມ, ລວມທັງການນໍາທາງຊັ້ນສູງ, ການນໍາທາງດາວທຽມ, ແລະການນໍາທາງວິທະຍຸ, ການນໍາທາງ inertial ໂດດເດັ່ນເປັນເອກະລາດ. ມັນບໍ່ໄດ້ປ່ອຍສັນຍານອອກສູ່ສະພາບແວດລ້ອມພາຍນອກຫຼືຂຶ້ນກັບວັດຖຸຊັ້ນສູງຫຼືສັນຍານພາຍນອກ. ດັ່ງນັ້ນ, ລະບົບນໍາທາງ inertial ສະຫນອງການປິດບັງສູງສຸດ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການຄວາມລັບສູງສຸດ.
ຄໍານິຍາມຢ່າງເປັນທາງການຂອງ Inertial Navigation
Inertial Navigation System (INS) ເປັນລະບົບການປະເມີນຕົວກໍານົດການນໍາທາງທີ່ນຳໃຊ້ gyroscopes ແລະ accelerometers ເປັນເຊັນເຊີ. ລະບົບດັ່ງກ່າວ, ໂດຍອີງໃສ່ຜົນຜະລິດຂອງ gyroscopes, ສ້າງຕັ້ງລະບົບປະສານງານນໍາທາງໃນຂະນະທີ່ນໍາໃຊ້ຜົນຜະລິດຂອງເຄື່ອງວັດແທກຄວາມໄວໃນການຄິດໄລ່ຄວາມໄວແລະຕໍາແຫນ່ງຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການໃນລະບົບການປະສານງານນໍາທາງ.
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ Inertial Navigation
ເທກໂນໂລຍີ inertial ໄດ້ພົບເຫັນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ກວ້າງຂວາງໃນຂອບເຂດທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ລວມທັງຍານອາວະກາດ, ການບິນ, ການເດີນເຮືອ, ການຂຸດຄົ້ນນ້ໍາມັນ, geodesy, ການສໍາຫຼວດມະຫາສະຫມຸດ, ການຂຸດເຈາະທໍລະນີສາດ, ຫຸ່ນຍົນ, ແລະລະບົບລົດໄຟ. ດ້ວຍການມາເຖິງຂອງເຊັນເຊີ inertial ກ້າວຫນ້າ, ເຕັກໂນໂລຢີ inertial ໄດ້ຂະຫຍາຍຜົນປະໂຫຍດຂອງມັນໃຫ້ກັບອຸດສາຫະກໍາລົດຍົນແລະອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທາງການແພດ, ໃນບັນດາຂົງເຂດອື່ນໆ. ການຂະຫຍາຍຂອບເຂດຂອງແອັບພລິເຄຊັນນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງບົດບາດສໍາຄັນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງການນໍາທາງ inertial ໃນການສະຫນອງການນໍາທາງທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງແລະຄວາມສາມາດໃນການຈັດຕໍາແຫນ່ງສໍາລັບຫຼາຍໆຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ.
ອົງປະກອບຫຼັກຂອງການຊີ້ນໍາ inertial:Fiber Optic Gyroscope
ແນະນຳກ່ຽວກັບ Fiber Optic Gyroscopes
ລະບົບນໍາທາງ inertial ອີງໃສ່ຄວາມຖືກຕ້ອງແລະຄວາມຊັດເຈນຂອງອົງປະກອບຫຼັກຂອງພວກເຂົາ. ຫນຶ່ງໃນອົງປະກອບດັ່ງກ່າວທີ່ໄດ້ເພີ່ມປະສິດທິພາບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງລະບົບເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນ Fiber Optic Gyroscope (FOG). FOG ແມ່ນເຊັນເຊີສຳຄັນທີ່ມີບົດບາດສຳຄັນໃນການວັດແທກຄວາມໄວເປັນລ່ຽມຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການດ້ວຍຄວາມຖືກຕ້ອງທີ່ໂດດເດັ່ນ.
ການດໍາເນີນງານ Fiber Optic Gyroscope
FOGs ເຮັດວຽກຢູ່ໃນຫຼັກການຂອງຜົນກະທົບ Sagnac, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບການແຍກສາຍເລເຊີອອກເປັນສອງເສັ້ນທາງແຍກຕ່າງຫາກ, ເຮັດໃຫ້ມັນສາມາດເດີນທາງໄປໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມຕາມເສັ້ນໃຍແກ້ວນໍາແສງເປັນວົງ. ໃນເວລາທີ່ຜູ້ຂົນສົ່ງ, ຝັງກັບ FOG, rotates, ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເວລາເດີນທາງລະຫວ່າງສອງ beams ແມ່ນອັດຕາສ່ວນກັບຄວາມໄວເປັນລ່ຽມຂອງການຫມຸນຂອງ carrier ໄດ້. ຄວາມລ່າຊ້າເວລານີ້, ເອີ້ນວ່າການປ່ຽນໄລຍະ Sagnac, ຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ຖືກວັດແທກທີ່ຊັດເຈນ, ເຮັດໃຫ້ FOG ສາມາດສະຫນອງຂໍ້ມູນທີ່ຖືກຕ້ອງກ່ຽວກັບການຫມຸນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ.
ຫຼັກການຂອງ gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງກ່ຽວຂ້ອງກັບການ emitting beam ຂອງແສງສະຫວ່າງຈາກ photodetector ໄດ້. ລຳແສງນີ້ຜ່ານຕົວເຊື່ອມຕໍ່, ເຂົ້າມາຈາກສົ້ນໜຶ່ງ ແລະ ອອກຈາກອີກເບື້ອງໜຶ່ງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ມັນຈະເດີນທາງຜ່ານວົງ optical. ສອງລໍາຂອງແສງສະຫວ່າງ, ມາຈາກທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຂົ້າໄປໃນ loop ແລະສໍາເລັດ superposition ທີ່ສອດຄ່ອງກັນຫຼັງຈາກ circling ປະມານ. ແສງທີ່ກັບຄືນມາຈະເຂົ້າສູ່ໄດໂອດທີ່ປ່ອຍແສງ (LED), ເຊິ່ງຖືກໃຊ້ເພື່ອກວດຫາຄວາມເຂັ້ມຂອງມັນ. ໃນຂະນະທີ່ຫຼັກການຂອງ gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງອາດຈະເບິ່ງຄືວ່າກົງໄປກົງມາ, ສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດແມ່ນຢູ່ໃນການກໍາຈັດປັດໃຈທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນທາງ optical ຂອງສອງລໍາແສງ. ນີ້ແມ່ນ ໜຶ່ງ ໃນບັນຫາທີ່ ສຳ ຄັນທີ່ສຸດທີ່ປະເຊີນ ໜ້າ ກັບການພັດທະນາ gyroscopes ໃຍແກ້ວນໍາແສງ.
1: diode superluminescent 2: ໄດໂອດເຄື່ອງກວດຈັບພາບ
3. light source coupler 4.ວົງແຫວນໄຟເບີ 5.optical ແຫວນເສັ້ນໄຍ
ຂໍ້ດີຂອງ Fiber Optic Gyroscopes
FOGs ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບຫຼາຍຢ່າງທີ່ເຮັດໃຫ້ພວກມັນບໍ່ມີຄ່າໃນລະບົບນໍາທາງ inertial. ພວກເຂົາເຈົ້າມີຊື່ສຽງສໍາລັບຄວາມຖືກຕ້ອງພິເສດ, ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖື, ແລະຄວາມທົນທານຂອງເຂົາເຈົ້າ. ບໍ່ເຫມືອນກັບ gyros ກົນຈັກ, FOGs ບໍ່ມີພາກສ່ວນເຄື່ອນທີ່, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການສວມໃສ່ແລະ tear. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກມັນທົນທານຕໍ່ການຊ໊ອກແລະການສັ່ນສະເທືອນ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຕ້ອງການເຊັ່ນ: ການບິນອະວະກາດແລະການປ້ອງກັນ.
ການປະສົມປະສານຂອງ Fiber Optic Gyroscopes ໃນການນໍາທາງ Inertial
ລະບົບນໍາທາງ inertial ແມ່ນນັບມື້ນັບລວມ FOGs ເນື່ອງຈາກຄວາມແມ່ນຍໍາສູງແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງເຂົາເຈົ້າ. gyroscopes ເຫຼົ່ານີ້ສະຫນອງການວັດແທກຄວາມໄວເປັນລ່ຽມທີ່ສໍາຄັນທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການກໍານົດທີ່ຖືກຕ້ອງຂອງທິດທາງແລະຕໍາແຫນ່ງ. ໂດຍການລວມ FOGs ເຂົ້າໄປໃນລະບົບການນໍາທາງ inertial ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ, ຜູ້ປະກອບການສາມາດໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຈາກການປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການນໍາທາງ, ໂດຍສະເພາະໃນສະຖານະການທີ່ມີຄວາມຊັດເຈນທີ່ສຸດແມ່ນມີຄວາມຈໍາເປັນ.
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ Fiber Optic Gyroscopes ໃນການນໍາທາງ Inertial
ການລວມເອົາ FOGs ໄດ້ຂະຫຍາຍການນໍາໃຊ້ລະບົບນໍາທາງ inertial ໃນທົ່ວໂດເມນຕ່າງໆ. ໃນການບິນອະວະກາດແລະການບິນ, ລະບົບທີ່ມີ FOG ສະຫນອງການແກ້ໄຂການນໍາທາງທີ່ຊັດເຈນສໍາລັບເຮືອບິນ, drones, ແລະຍານອະວະກາດ. ພວກມັນຍັງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການນໍາທາງທາງທະເລ, ການສໍາຫຼວດທາງທໍລະນີສາດ, ແລະຫຸ່ນຍົນກ້າວຫນ້າ, ຊ່ວຍໃຫ້ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ສາມາດປະຕິບັດໄດ້ດ້ວຍປະສິດທິພາບແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ.
ຕົວແປໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ Fiber Optic Gyroscopes
Fiber optic gyroscopes ເຂົ້າມາໃນການຕັ້ງຄ່າໂຄງສ້າງຕ່າງໆ, ໂດຍທີ່ເດັ່ນທີ່ສຸດໃນປັດຈຸບັນທີ່ເຂົ້າສູ່ໂລກຂອງວິສະວະກໍາແມ່ນ.Close-loop polarization-ຮັກສາໃຍແກ້ວນໍາແສງ gyroscope. ຢູ່ໃນຫຼັກຂອງ gyroscope ນີ້ແມ່ນpolarization-ຮັກສາ loop ເສັ້ນໄຍ, ປະກອບດ້ວຍເສັ້ນໃຍຮັກສາຂົ້ວໂລກແລະໂຄງຮ່າງການທີ່ຖືກອອກແບບມາຢ່າງແນ່ນອນ. ການກໍ່ສ້າງຂອງ loop ນີ້ປະກອບດ້ວຍວິທີການສີ່ເທົ່າ symmetric winding, ເສີມໂດຍ gel sealing ເປັນເອກະລັກເພື່ອສ້າງເປັນເສັ້ນໄຍ loop coil ແຂງ.
ຄຸນນະສົມບັດທີ່ສໍາຄັນຂອງPolarization-Maintaining Fiber Optic Gyro Coil
▶ ການອອກແບບກອບເປັນເອກະລັກ:ທໍ່ gyroscope ມີການອອກແບບໂຄງຮ່າງການທີ່ໂດດເດັ່ນທີ່ຮອງຮັບເສັ້ນໃຍທີ່ຮັກສາຂົ້ວໂລກປະເພດຕ່າງໆໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນ.
▶ ເຕັກນິກການຫມູນວຽນ Symmetric ສີ່ເທົ່າ:ເຕັກນິກການ winding symmetric fourfold ຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບ Shupe, ຮັບປະກັນການວັດແທກທີ່ຊັດເຈນແລະເຊື່ອຖືໄດ້.
▶ວັດສະດຸເຈລຜະນຶກແບບພິເສດ:ການຈ້າງງານຂອງວັດສະດຸ gel sealing ກ້າວຫນ້າ, ປະສົມປະສານກັບເຕັກນິກການປິ່ນປົວເປັນເອກະລັກ, ເສີມຂະຫຍາຍການຕໍ່ຕ້ານການສັ່ນສະເທືອນ, ເຮັດໃຫ້ loops gyroscope ເຫຼົ່ານີ້ເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນສະພາບແວດລ້ອມຄວາມຕ້ອງການ.
▶ ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງອຸນຫະພູມສູງ:ທໍ່ gyroscope ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງອຸນຫະພູມສູງ, ຮັບປະກັນຄວາມຖືກຕ້ອງເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນສະພາບຄວາມຮ້ອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
▶ ໂຄງຮ່າງການນ້ໍາຫນັກງ່າຍດາຍ:loops gyroscope ແມ່ນວິສະວະກໍາທີ່ມີກອບກົງໄປກົງມາແຕ່ມີນ້ໍາຫນັກເບົາ, ຮັບປະກັນຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງການປຸງແຕ່ງສູງ.
▶ ຂະບວນການ Winding ສອດຄ່ອງ:ຂະບວນການ winding ຍັງຄົງຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ປັບຕົວກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງ gyroscopes ເສັ້ນໄຍ optic ຄວາມແມ່ນຍໍາຕ່າງໆ.
ອ້າງອິງ
Groves, PD (2008). ແນະນໍາການນໍາທາງ Inertial.ວາລະສານນໍາທາງ, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). ເຕັກໂນໂລຊີເຊັນເຊີ inertial ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກນໍາທາງ: ສະຖານະຂອງສິນລະປະ.ດາວທຽມນຳທາງ, 1(1), 1-15.
Woodman, OJ (2007). ການແນະນໍາການນໍາທາງ inertial.ມະຫາວິທະຍາໄລ Cambridge, ຫ້ອງທົດລອງຄອມພິວເຕີ, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). ການອ້າງອີງຕໍາແຫນ່ງແລະການສ້າງແບບຈໍາລອງໂລກທີ່ສອດຄ່ອງສໍາລັບຫຸ່ນຍົນມືຖື.ໃນການດໍາເນີນກອງປະຊຸມສາກົນຂອງ IEEE ປີ 1985 ກ່ຽວກັບຫຸ່ນຍົນ ແລະອັດຕະໂນມັດ(ສະບັບທີ 2, ຫນ້າ 138-145). IEEE.
ຕ້ອງການການປຶກສາຟຣີບໍ?
ບາງໂຄງການຂອງຂ້ອຍ
ຜົນງານທີ່ຍອດຢ້ຽມທີ່ຂ້ອຍໄດ້ປະກອບສ່ວນໃຫ້. ພູມໃຈ!
