ວິທະຍາສາດ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າ

ວິທະຍາສາດ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າ

ວິທີແກ້ໄຂສ່ວນປະກອບ FOGs

ການນຳທາງແບບ Inertial ແມ່ນຫຍັງ?

ພື້ນຖານຂອງການນຳທາງແບບ inertial

                                               

ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງການນຳທາງແບບ inertial ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບວິທີການນຳທາງອື່ນໆ. ມັນອີງໃສ່ການໄດ້ຮັບຂໍ້ມູນທີ່ສຳຄັນ, ລວມທັງຕຳແໜ່ງເບື້ອງຕົ້ນ, ທິດທາງເບື້ອງຕົ້ນ, ທິດທາງ ແລະ ທິດທາງຂອງການເຄື່ອນໄຫວໃນແຕ່ລະຊ່ວງເວລາ, ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງຂໍ້ມູນເຫຼົ່ານີ້ເທື່ອລະກ້າວ (ຄ້າຍຄືກັບການດຳເນີນງານປະສົມປະສານທາງຄະນິດສາດ) ເພື່ອກຳນົດຕົວກຳນົດການນຳທາງຢ່າງແນ່ນອນ, ເຊັ່ນ: ທິດທາງ ແລະ ຕຳແໜ່ງ.

 

ບົດບາດຂອງເຊັນເຊີໃນການນຳທາງແບບ inertial

                                               

ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຂໍ້ມູນທິດທາງ (ທັດສະນະ) ແລະ ຕຳແໜ່ງໃນປະຈຸບັນຂອງວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່, ລະບົບນຳທາງແບບ inertial ໃຊ້ຊຸດເຊັນເຊີທີ່ສຳຄັນ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍເຄື່ອງວັດຄວາມເລັ່ງ ແລະ ເຄື່ອງວັດແທກການໝຸນວຽນ. ເຊັນເຊີເຫຼົ່ານີ້ວັດແທກຄວາມໄວມຸມ ແລະ ຄວາມເລັ່ງຂອງຕົວນຳໃນກອບອ້າງອີງແບບ inertial. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຂໍ້ມູນຈະຖືກລວມເຂົ້າ ແລະ ປະມວນຜົນໄປຕາມການເວລາເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຂໍ້ມູນຄວາມໄວ ແລະ ຕຳແໜ່ງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຂໍ້ມູນນີ້ຈະຖືກປ່ຽນເປັນລະບົບພິກັດການນຳທາງ, ຮ່ວມກັບຂໍ້ມູນຕຳແໜ່ງເບື້ອງຕົ້ນ, ເຊິ່ງຈະສິ້ນສຸດດ້ວຍການກຳນົດຕຳແໜ່ງປະຈຸບັນຂອງຕົວນຳ.

 

ຫຼັກການດໍາເນີນງານຂອງລະບົບນໍາທາງແບບ inertial

                                               

ລະບົບນຳທາງແບບ inertial ເຮັດວຽກເປັນລະບົບນຳທາງວົງຈອນປິດພາຍໃນທີ່ມີຕົວມັນເອງ. ພວກມັນບໍ່ໄດ້ອີງໃສ່ການອັບເດດຂໍ້ມູນພາຍນອກແບບເວລາຈິງເພື່ອແກ້ໄຂຄວາມຜິດພາດໃນລະຫວ່າງການເຄື່ອນໄຫວຂອງພາຫະນະ. ດັ່ງນັ້ນ, ລະບົບນຳທາງແບບ inertial ດຽວຈຶ່ງເໝາະສົມສຳລັບວຽກງານນຳທາງໄລຍະສັ້ນ. ສຳລັບການດຳເນີນງານໄລຍະຍາວ, ມັນຕ້ອງໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າກັບວິທີການນຳທາງອື່ນໆ, ເຊັ່ນລະບົບນຳທາງທີ່ອີງໃສ່ດາວທຽມ, ເພື່ອແກ້ໄຂຄວາມຜິດພາດພາຍໃນທີ່ສະສົມໄວ້ເປັນໄລຍະ.

 

ຄວາມສາມາດໃນການປິດບັງຂອງການນຳທາງແບບ inertial

                                               

ໃນເຕັກໂນໂລຊີການນຳທາງທີ່ທັນສະໄໝ, ລວມທັງການນຳທາງເທິງຟ້າ, ການນຳທາງດ້ວຍດາວທຽມ, ແລະ ການນຳທາງທາງວິທະຍຸ, ການນຳທາງແບບ inertial ໂດດເດັ່ນເປັນລະບົບເອກະລາດ. ມັນບໍ່ປ່ອຍສັນຍານໄປຫາສະພາບແວດລ້ອມພາຍນອກ ແລະ ບໍ່ຂຶ້ນກັບວັດຖຸເທິງຟ້າ ຫຼື ສັນຍານພາຍນອກ. ດັ່ງນັ້ນ, ລະບົບນຳທາງແບບ inertial ຈຶ່ງສະເໜີລະດັບຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືສູງສຸດ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນເໝາະສົມສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ຕ້ອງການຄວາມລັບສູງສຸດ.

 

ຄຳນິຍາມທາງການຂອງການນຳທາງແບບ Inertial

                                               

ລະບົບນຳທາງແບບ Inertial (INS) ແມ່ນລະບົບການປະເມີນພາລາມິເຕີການນຳທາງທີ່ໃຊ້ gyroscopes ແລະ accelerometers ເປັນເຊັນເຊີ. ລະບົບດັ່ງກ່າວ, ໂດຍອີງໃສ່ຜົນຜະລິດຂອງ gyroscopes, ສ້າງລະບົບພິກັດການນຳທາງໃນຂະນະທີ່ນຳໃຊ້ຜົນຜະລິດຂອງ accelerometers ເພື່ອຄິດໄລ່ຄວາມໄວ ແລະ ຕຳແໜ່ງຂອງຕົວນຳໃນລະບົບພິກັດການນຳທາງ.

 

ການນຳໃຊ້ການນຳທາງແບບ Inertial

                                               

ເຕັກໂນໂລຊີຄວາມเฉื่อยໄດ້ພົບເຫັນການນຳໃຊ້ທີ່ກວ້າງຂວາງໃນຫຼາຍຂົງເຂດ, ລວມທັງການບິນອະວະກາດ, ການບິນ, ການເດີນເຮືອ, ການສຳຫຼວດນ້ຳມັນ, ການຄົ້ນຄວ້າທາງທໍລະນີສາດ, ການສຳຫຼວດມະຫາສະໝຸດ, ການເຈາະທໍລະນີສາດ, ຫຸ່ນຍົນ ແລະ ລະບົບທາງລົດໄຟ. ດ້ວຍການມາເຖິງຂອງເຊັນເຊີຄວາມเฉื่อยທີ່ກ້າວໜ້າ, ເຕັກໂນໂລຊີຄວາມเฉื่อยໄດ້ຂະຫຍາຍປະໂຫຍດຂອງມັນໄປສູ່ອຸດສາຫະກຳລົດຍົນ ແລະ ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທາງການແພດ, ແລະ ຂົງເຂດອື່ນໆ. ຂອບເຂດການນຳໃຊ້ທີ່ຂະຫຍາຍຕົວນີ້ເນັ້ນໃຫ້ເຫັນເຖິງບົດບາດທີ່ສຳຄັນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງການນຳທາງຄວາມเฉื่อยໃນການສະໜອງຄວາມສາມາດໃນການນຳທາງ ແລະ ການກຳນົດຕຳແໜ່ງທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳສູງສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ.

ອົງປະກອບຫຼັກຂອງຄຳແນະນຳແບບ inertial:ເຄື່ອງວັດແທກການໝຸນວຽນຂອງເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ

 

ການແນະນຳກ່ຽວກັບ Gyroscopes ເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ

ລະບົບນຳທາງແບບ inertial ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມຖືກຕ້ອງ ແລະ ຄວາມແມ່ນຍຳຂອງອົງປະກອບຫຼັກຂອງມັນ. ໜຶ່ງໃນອົງປະກອບດັ່ງກ່າວໄດ້ເສີມຂະຫຍາຍຄວາມສາມາດຂອງລະບົບເຫຼົ່ານີ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຄື Fiber Optic Gyroscope (FOG). FOG ເປັນເຊັນເຊີທີ່ສຳຄັນທີ່ມີບົດບາດສຳຄັນໃນການວັດແທກຄວາມໄວມຸມຂອງຕົວນຳດ້ວຍຄວາມແມ່ນຍຳທີ່ໜ້າປະທັບໃຈ.

 

ການເຮັດວຽກຂອງ Gyroscope ເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ

FOGs ເຮັດວຽກຕາມຫຼັກການຂອງຜົນກະທົບຂອງ Sagnac, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບການແຍກລຳແສງເລເຊີອອກເປັນສອງເສັ້ນທາງແຍກຕ່າງຫາກ, ຊ່ວຍໃຫ້ມັນເດີນທາງໄປໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມຕາມວົງແຫວນເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງທີ່ຂົດລວດ. ເມື່ອຕົວນຳແສງ, ທີ່ຝັງຢູ່ກັບ FOG, ໝຸນ, ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເວລາເດີນທາງລະຫວ່າງສອງລຳແສງແມ່ນສັດສ່ວນກັບຄວາມໄວມຸມຂອງການໝຸນຂອງຕົວນຳແສງ. ການຊັກຊ້າເວລານີ້, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າການປ່ຽນໄລຍະ Sagnac, ຈະຖືກວັດແທກຢ່າງແນ່ນອນ, ເຮັດໃຫ້ FOG ສາມາດໃຫ້ຂໍ້ມູນທີ່ຖືກຕ້ອງກ່ຽວກັບການໝຸນຂອງຕົວນຳແສງ.

 

ຫຼັກການຂອງເຄື່ອງວັດແທກແສງແບບເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງກ່ຽວຂ້ອງກັບການປ່ອຍແສງອອກມາຈາກເຄື່ອງກວດຈັບແສງ. ແສງນີ້ຜ່ານຕົວເຊື່ອມຕໍ່, ເຂົ້າຈາກປາຍໜຶ່ງ ແລະ ອອກມາຈາກອີກປາຍໜຶ່ງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນມັນຈະເດີນທາງຜ່ານວົງວຽນແສງ. ແສງສອງລຳແສງ, ມາຈາກທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຂົ້າໄປໃນວົງວຽນ ແລະ ເຮັດສຳເລັດການຊ້ອນກັນທີ່ສອດຄ່ອງກັນຫຼັງຈາກໝຸນວຽນອ້ອມ. ແສງທີ່ກັບຄືນມາຈະເຂົ້າໄປໃນໄດໂອດປ່ອຍແສງ (LED) ອີກຄັ້ງ, ເຊິ່ງໃຊ້ເພື່ອກວດຈັບຄວາມເຂັ້ມຂອງມັນ. ໃນຂະນະທີ່ຫຼັກການຂອງເຄື່ອງວັດແທກແສງແບບເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງອາດເບິ່ງຄືວ່າງ່າຍດາຍ, ແຕ່ສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດແມ່ນການກຳຈັດປັດໃຈທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນທາງແສງຂອງແສງສອງລຳແສງ. ນີ້ແມ່ນໜຶ່ງໃນບັນຫາທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດທີ່ປະເຊີນໃນການພັດທະນາເຄື່ອງວັດແທກແສງແບບເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ.

 耦合器

1:ໄດໂອດຊຸບເປີລູມິເນສເຊັນສ໌           2: ໄດໂອດກວດຈັບແສງ

3. ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ           4.ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ວົງແຫວນເສັ້ນໄຍ            5. ແຫວນເສັ້ນໄຍແກ້ວນໍາແສງ

ຂໍ້ດີຂອງເຄື່ອງວັດແທກຄວາມເລິກຂອງເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ

FOGs ມີຂໍ້ດີຫຼາຍຢ່າງທີ່ເຮັດໃຫ້ພວກມັນມີຄ່າຫຼາຍໃນລະບົບນຳທາງແບບ inertial. ພວກມັນມີຊື່ສຽງດ້ານຄວາມແມ່ນຍຳ, ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖື ແລະ ຄວາມທົນທານທີ່ໂດດເດັ່ນ. ບໍ່ເໝືອນກັບ gyros ກົນຈັກ, FOGs ບໍ່ມີຊິ້ນສ່ວນທີ່ເຄື່ອນທີ່, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສ່ຽງຂອງການສວມໃສ່ ແລະ ການຈີກຂາດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກມັນຍັງທົນທານຕໍ່ການກະແທກ ແລະ ການສັ່ນສະເທືອນ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນເໝາະສົມສຳລັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຕ້ອງການຄວາມຕ້ອງການສູງເຊັ່ນ: ການນຳໃຊ້ໃນການບິນອະວະກາດ ແລະ ການປ້ອງກັນປະເທດ.

 

ການເຊື່ອມໂຍງຂອງ Gyroscopes ເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳທາງໃນການນຳທາງແບບ Inertial

ລະບົບນຳທາງແບບ inertial ກຳລັງລວມເອົາ FOGs ເພີ່ມຂຶ້ນເລື້ອຍໆ ເນື່ອງຈາກຄວາມແມ່ນຍຳ ແລະ ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືສູງ. ໄຈໂຣສະໂຄບເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ການວັດແທກຄວາມໄວມຸມທີ່ສຳຄັນທີ່ຕ້ອງການສຳລັບການກຳນົດທິດທາງ ແລະ ຕຳແໜ່ງທີ່ຖືກຕ້ອງ. ໂດຍການລວມເອົາ FOGs ເຂົ້າໃນລະບົບນຳທາງແບບ inertial ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ, ຜູ້ປະຕິບັດງານສາມາດໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຈາກຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການນຳທາງທີ່ດີຂຶ້ນ, ໂດຍສະເພາະໃນສະຖານະການທີ່ຕ້ອງການຄວາມແມ່ນຍຳສູງສຸດ.

 

ການນຳໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກຄວາມເລິກຂອງເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳທາງໃນການນຳທາງແບບ inertial

ການລວມເອົາ FOGs ໄດ້ຂະຫຍາຍການນຳໃຊ້ລະບົບນຳທາງແບບ inertial ໃນຂົງເຂດຕ່າງໆ. ໃນການບິນອາວະກາດ ແລະ ການບິນ, ລະບົບທີ່ຕິດຕັ້ງ FOG ສະເໜີວິທີແກ້ໄຂການນຳທາງທີ່ຊັດເຈນສຳລັບເຮືອບິນ, ໂດຣນ ແລະ ຍານອະວະກາດ. ພວກມັນຍັງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການນຳທາງທາງທະເລ, ການສຳຫຼວດທາງທໍລະນີສາດ ແລະ ຫຸ່ນຍົນທີ່ກ້າວໜ້າ, ເຮັດໃຫ້ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ດ້ວຍປະສິດທິພາບ ແລະ ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືທີ່ດີຂຶ້ນ.

 

ຕົວແປໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ Gyroscopes ເສັ້ນໄຍແກ້ວນໍາແສງ

ເຄື່ອງວັດແທກແຮງກະແທກເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງມີຫຼາຍຮູບແບບໂຄງສ້າງ, ໂດຍຮູບແບບຫຼັກທີ່ກຳລັງເຂົ້າສູ່ວົງການວິສະວະກຳໃນປະຈຸບັນແມ່ນເຄື່ອງວັດແທກການສັ່ນຂອງເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງແບບວົງຈອນປິດທີ່ຮັກສາໂພລາໄລເຊຊັນຢູ່ໃນຫົວໃຈຂອງ gyroscope ນີ້ແມ່ນວົງແຫວນເສັ້ນໄຍທີ່ຮັກສາໂພລາໄລເຊຊັນ, ປະກອບດ້ວຍເສັ້ນໄຍທີ່ຮັກສາໂພລາໄລເຊຊັນ ແລະ ໂຄງຮ່າງການອອກແບບທີ່ຊັດເຈນ. ການກໍ່ສ້າງວົງນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບວິທີການຂົດລວດແບບສົມມາດສີ່ເທົ່າ, ເສີມດ້ວຍເຈວປະທັບຕາທີ່ເປັນເອກະລັກເພື່ອສ້າງຂົດລວດວົງເສັ້ນໄຍແບບແຂງ.

 

ລັກສະນະຫຼັກຂອງການຮັກສາໂພລາໄລເຊຊັນ-ເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ Gຂົດລວດ yro

▶ການອອກແບບຂອບການເຮັດວຽກທີ່ເປັນເອກະລັກ:ວົງແຫວນ gyroscope ມີການອອກແບບໂຄງສ້າງທີ່ໂດດເດັ່ນເຊິ່ງຮອງຮັບເສັ້ນໄຍຮັກສາໂພລາໄລເຊຊັນປະເພດຕ່າງໆໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ.

▶ເຕັກນິກການມ້ວນແບບສົມມາດສີ່ເທົ່າ:ເຕັກນິກການຂົດລວດແບບສົມມາດສີ່ເທົ່າຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຂອງ Shupe, ຮັບປະກັນການວັດແທກທີ່ຊັດເຈນ ແລະ ໜ້າເຊື່ອຖື.

▶ວັດສະດຸເຈວຜະນຶກຂັ້ນສູງ:ການນຳໃຊ້ວັດສະດຸເຈວຜະນຶກທີ່ກ້າວໜ້າ, ບວກກັບເຕັກນິກການແຂງຕົວທີ່ເປັນເອກະລັກ, ຊ່ວຍເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການສັ່ນສະເທືອນ, ເຮັດໃຫ້ວົງແຫວນ gyroscope ເຫຼົ່ານີ້ເໝາະສົມສຳລັບການນຳໃຊ້ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຕ້ອງການຄວາມຕ້ອງການສູງ.

▶ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງອຸນຫະພູມສູງ:ວົງແຫວນໄຈໂຣສະໂຄບສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງຄວາມສອດຄ່ອງໃນອຸນຫະພູມສູງ, ຮັບປະກັນຄວາມແມ່ນຍຳເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນສະພາບຄວາມຮ້ອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

▶ໂຄງຮ່າງນ້ຳໜັກເບົາແບບງ່າຍດາຍ:ວົງແຫວນ gyroscope ໄດ້ຖືກອອກແບບດ້ວຍໂຄງຮ່າງທີ່ລຽບງ່າຍແຕ່ມີນ້ຳໜັກເບົາ, ຮັບປະກັນຄວາມແມ່ນຍໍາໃນການປະມວນຜົນສູງ.

▶ຂະບວນການມ້ວນທີ່ສອດຄ່ອງ:ຂະບວນການຂົດລວດຍັງຄົງໝັ້ນຄົງ, ປັບຕົວເຂົ້າກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງເຄື່ອງວັດແທກຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງເສັ້ນໄຍແກ້ວນໍາແສງຕ່າງໆ.

ອ້າງອີງ

Groves, PD (2008). ບົດນຳກ່ຽວກັບການນຳທາງແບບ inertial.ວາລະສານການນຳທາງ, 61(1), 13-28.

El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). ເທັກໂນໂລຢີເຊັນເຊີຄວາມเฉื่อยສຳລັບການນຳໃຊ້ການນຳທາງ: ສະພາບທັນສະໄໝ.ການນຳທາງດ້ວຍດາວທຽມ, 1(1), 1-15.

Woodman, OJ (2007). ການແນະນຳກ່ຽວກັບການນຳທາງແບບ inertial.ມະຫາວິທະຍາໄລເຄມບຣິດຈ໌, ຫ້ອງທົດລອງຄອມພິວເຕີ, UCAM-CL-TR-696.

Chatila, R., & Laumond, JP (1985). ການອ້າງອີງຕຳແໜ່ງ ແລະ ການສ້າງແບບຈຳລອງໂລກທີ່ສອດຄ່ອງກັນສຳລັບຫຸ່ນຍົນເຄື່ອນທີ່.ໃນລາຍງານການປະຊຸມ IEEE ສາກົນປີ 1985 ກ່ຽວກັບຫຸ່ນຍົນ ແລະ ອັດຕະໂນມັດ(ເຫຼັ້ມທີ 2, ໜ້າ 138-145). IEEE.

ຕ້ອງການການປຶກສາຟຣີບໍ?

ບາງໂຄງການຂອງຂ້ອຍ

ຜົນງານທີ່ໜ້າຫວາດສຽວທີ່ຂ້ອຍໄດ້ປະກອບສ່ວນ. ດ້ວຍຄວາມພູມໃຈ!