Toenemende vereistes vir koördinaatstelsels noodsaak die ontwikkeling van nuwe beginsels van navigasie. In die besonder, een van die voorwaardes wat deur moderniteit bepaal word, was die bekendstelling van relatief onafhanklike maniere om die ligging van teikenvoorwerpe te meet. Hierdie vermoëns word verskaf deur 'n traagheidsnavigasiestelsel wat die behoefte aan seine van radiobakens en satelliete uitskakel.
Tegnologie-oorsig
Traagheidsnavigasie is gebaseer op die wette van meganika, wat jou toelaat om die parameters van die beweging van liggame relatief tot die gevestigde verwysingsraamwerk vas te stel. Vir die eerste keer het hierdie beginsel van navigasie relatief onlangs in skeepsgyrokompasse begin toegepas word. Met die verbetering van meetinstrumente van hierdie tipe, het ontstaan'n tegniek wat die gemete parameters bepaal gebaseer op die versnellings van liggame. Die teorie van die traagheidsnavigasiestelsel het nader aan die 1930's begin vorm aanneem. Van daardie oomblik af het navorsers op hierdie gebied meer aandag begin gee aan die beginsels van stabiliteit van meganiese stelsels. In die praktyk is hierdie konsep redelik moeilik om te implementeer, so dit het vir 'n lang tyd net in teoretiese vorm gebly. Maar in die afgelope dekades, met die koms van spesiale toerusting wat op rekenaars gebaseer is, is traagheidsnavigasiegereedskap aktief gebruik in lugvaart, wateringenieurswese, ens.
Stelselkomponente
Verpligte elemente van enige traagheidstelsel is blokke sensitiewe meettoestelle en rekenaartoestelle. Die eerste kategorie elemente word voorgestel deur gyroskope en versnellingsmeters, en die tweede een is rekenaartoerusting wat sekere berekeningsalgoritmes implementeer. Die akkuraatheid van die metode hang grootliks af van die eienskappe van die sensitiewe toestelle. Byvoorbeeld, betroubare data maak dit moontlik om traagheidsnavigasiestelsels slegs met presisie-tipe gyroskope in samewerking met versnellingsmeters te verkry. Maar in hierdie geval het die tegniese toerusting 'n ernstige nadeel in die vorm van die hoë kompleksiteit van die elektromeganiese vulling, om nie te praat van die groot grootte van die toerusting nie.
Hoe die stelsel werk
Die metode om koördinate te bepaal deur die traagheidstelsel te gebruik, is om data oor die versnelling van liggame, sowel as hulhoeksnelhede. Hiervoor word weereens sensitiewe elemente wat direk op die teikenvoorwerp geïnstalleer is, gebruik, waardeur inligting gegenereer word oor die meta-posisie, bewegingsverloop, afstand afgelê en spoed. Daarbenewens maak die werkingsbeginsel van die traagheidsnavigasiestelsel dit moontlik om middele te gebruik om 'n voorwerp te stabiliseer en selfs outomaties te beheer. Vir sulke doeleindes word lineêre versnellingsensors met gyroskopiese toerusting gebruik. Met behulp van hierdie toestelle word 'n verslagstelsel gevorm wat relatief tot die trajek van die voorwerp werk. Volgens die gegenereerde koördinaatstelsel word die hellings- en rotasiehoeke bepaal. Die voordele van hierdie tegnologie sluit in outonomie, die moontlikheid van outomatisering en 'n hoë mate van geraas-immuniteit.
Klassifikasie van traagheidsnavigasiestelsels
Basies, die oorweegse navigasiestelsels is verdeel in platform en strapdown (SINS). Eersgenoemde word ook geografies genoem en kan twee platforms bevat. Een word deur gyroskope verskaf en is in die traagheidsveld georiënteer, en die tweede word deur versnellingsmeters beheer en stabiliseer relatief tot die horisontale vlak. Gevolglik word die koördinate bepaal met behulp van inligting oor die relatiewe posisie van die twee platforms. SINS-modelle word as meer tegnologies gevorderd beskou. Die traagheidsnavigasiestelsel wat vasgemaak is, is sonder nadele wat verband hou met beperkings in die gebruik van gyroplatforms. Spoed endie liggings van voorwerpe in sulke modelle word verskuif na digitale rekenaar, wat ook in staat is om data op die hoekoriëntasie aan te teken. Die moderne ontwikkeling van SINS-stelsels het ten doel om berekeningsalgoritmes te optimaliseer sonder om die akkuraatheid van die aanvanklike data te verminder.
Metodes vir die bepaling van die oriëntasie van platformstelsels
Moenie relevansie en stelsels wat met platforms werk om die aanvanklike data oor die dinamika van die voorwerp te bepaal, verloor nie. Op die oomblik word die volgende tipes platformtraagheidsnavigasiemodelle suksesvol bedryf:
- Meetkundige stelsel. Standaardmodel met twee platforms, wat hierbo beskryf is. Sulke stelsels is hoogs akkuraat, maar hulle het beperkings in die diens van hoogs manoeuvreerbare voertuie wat in die buitenste ruimte werk.
- Analitiese stelsel. Dit gebruik ook versnellingsmeters en gyroskope, wat stilstaan relatief tot die sterre. Die voordele van sulke stelsels sluit in die vermoë om doeltreffend bestuurbare voorwerpe soos missiele, helikopters en vegters te bedien. Maar selfs in vergelyking met 'n strapdown traagheidsnavigasiestelsel, toon analitiese stelsels lae akkuraatheid in die bepaling van die parameters van 'n voorwerp se dinamika.
- Semi-analitiese stelsel. Voorsien deur een platform, wat voortdurend stabiliseer in die ruimte van die plaaslike horison. Hierdie basis huisves 'n giroskoop en 'n versnellingsmeter, en die berekeninge word buite die werkplatform georganiseer.
Kenmerke van traagheidssatellietstelsels
Hierdie is 'n belowende klas geïntegreerde navigasiestelsels wat die voordele van satellietseinbronne en beskoubare traagheidsmodelle kombineer. Anders as gewilde satellietstelsels, maak sulke stelsels dit moontlik om addisioneel data oor hoekoriëntasie te gebruik en onafhanklike posisioneringsalgoritmes te vorm in die afwesigheid van navigasieseine. Die verkryging van bykomende geoligging-inligting stel ons in staat om die modelle van sensitiewe elemente tegnies te vereenvoudig, deur duur toerusting te weier. Die voordele van die traagheidsatellietnavigasiestelsel sluit lae gewig, klein grootte en vereenvoudigde dataverwerkingskemas in. Aan die ander kant veroorsaak die onstabiliteit van MEMS-gyroskope die ophoping van foute in databepaling.
Toepassingsvelde van traagheidstelsels
Verteenwoordigers van verskeie nywerhede is onder die potensiële verbruikers van traagheidsnavigasietegnologie. Dit is nie net ruimtevaartkunde en lugvaart nie, maar ook motor (navigasiestelsels), robotika (middele om kinematiese eienskappe te beheer), sport (bepaal bewegingsdinamika), medisyne en selfs huishoudelike toestelle, ens.
Gevolgtrekking
Die teorie van traagheidsnavigasie, waarvan die konsep in die vorige eeu begin vorm het, kan vandag as 'n volwaardige afdeling van megatronika beskou word. Onlangse prestasies dui egter daarop dat die toekoms kanverskyn en meer progressiewe ontdekkings. Dit word bewys deur die noue interaksie van traagheidsnavigasiestelsels met rekenaarwetenskap en elektronika. Nuwe ambisieuse take verskyn, wat die ruimte vir die ontwikkeling van verwante tegnologieë uitbrei, ook gebaseer op teoretiese meganika. Terselfdertyd werk kundiges in hierdie rigting aktief daaraan om tegniese middele te optimaliseer, waarvan die basiese mikromeganiese gyroskope is.
