Meningkatkan keperluan untuk sistem koordinat memerlukan pembangunan prinsip navigasi baharu. Khususnya, salah satu syarat yang ditentukan oleh kemodenan ialah pengenalan cara yang agak bebas untuk mengukur lokasi objek sasaran. Keupayaan ini disediakan oleh sistem navigasi inersia yang menghapuskan keperluan untuk isyarat daripada suar radio dan satelit.
Gambaran keseluruhan teknologi
Navigasi inersia adalah berdasarkan undang-undang mekanik, membolehkan anda membetulkan parameter pergerakan badan berbanding kerangka rujukan yang ditetapkan. Buat pertama kalinya, prinsip navigasi ini mula digunakan secara relatif baru-baru ini dalam girocompass kapal. Dengan penambahbaikan alat pengukur jenis ini, timbulteknik yang menentukan parameter yang diukur berdasarkan pecutan jasad. Teori sistem navigasi inersia mula terbentuk lebih dekat dengan tahun 1930-an. Sejak saat itu, penyelidik di kawasan ini mula memberi lebih perhatian kepada prinsip kestabilan sistem mekanikal. Dalam amalan, konsep ini agak sukar untuk dilaksanakan, jadi untuk masa yang lama ia hanya kekal dalam bentuk teori. Tetapi dalam beberapa dekad kebelakangan ini, dengan kemunculan peralatan khas berasaskan komputer, alat navigasi inersia telah digunakan secara aktif dalam penerbangan, kejuruteraan air, dll.
Komponen sistem
Elemen mandatori mana-mana sistem inersia ialah blok peranti pengukuran sensitif dan peranti pengkomputeran. Kategori pertama elemen diwakili oleh giroskop dan pecutan, dan yang kedua ialah peralatan komputer yang melaksanakan algoritma pengiraan tertentu. Ketepatan kaedah sebahagian besarnya bergantung pada ciri-ciri peranti sensitif. Sebagai contoh, data yang boleh dipercayai memungkinkan untuk mendapatkan sistem navigasi inersia hanya dengan giroskop jenis ketepatan bersama-sama dengan pecutan. Tetapi dalam kes ini, peralatan teknikal mempunyai kelemahan yang serius dalam bentuk kerumitan tinggi pengisian elektromekanikal, apatah lagi saiz peralatan yang besar.
Cara sistem berfungsi
Kaedah menentukan koordinat menggunakan sistem inersia adalah untuk memproses data tentang pecutan jasad, sertakelajuan sudut. Untuk ini, sekali lagi, elemen sensitif yang dipasang terus pada objek sasaran digunakan, terima kasih kepada maklumat yang dihasilkan tentang kedudukan meta, perjalanan pergerakan, jarak perjalanan dan kelajuan. Di samping itu, prinsip operasi sistem navigasi inersia memungkinkan untuk menggunakan cara untuk menstabilkan dan juga mengawal objek secara automatik. Untuk tujuan sedemikian, penderia pecutan linear dengan peralatan giroskopik digunakan. Dengan bantuan peranti ini, sistem laporan terbentuk yang berfungsi secara relatif kepada trajektori objek. Mengikut sistem koordinat yang dihasilkan, sudut kecenderungan dan putaran ditentukan. Kelebihan teknologi ini termasuk autonomi, kemungkinan automasi dan tahap imuniti bunyi yang tinggi.
Klasifikasi sistem navigasi inersia
Pada asasnya, sistem navigasi yang dipertimbangkan dibahagikan kepada platform dan strapdown (SINS). Yang pertama juga dipanggil geografi dan mungkin mengandungi dua platform. Satu disediakan oleh giroskop dan berorientasikan dalam medan inersia, dan yang kedua dikawal oleh pecutan dan menstabilkan relatif kepada satah mendatar. Akibatnya, koordinat ditentukan menggunakan maklumat tentang kedudukan relatif kedua-dua platform. Model SINS dianggap lebih maju dari segi teknologi. Sistem navigasi inersia strapdown tidak mempunyai kelemahan yang berkaitan dengan batasan dalam penggunaan gyroplatform. Kelajuan danlokasi objek dalam model sedemikian dialihkan kepada pengkomputeran digital, yang juga mampu merekodkan data pada orientasi sudut. Pembangunan moden sistem SINS bertujuan untuk mengoptimumkan algoritma pengiraan tanpa mengurangkan ketepatan data awal.
Kaedah untuk menentukan orientasi sistem platform
Jangan kehilangan kaitan dan sistem yang berfungsi dengan platform untuk menentukan data awal tentang dinamik objek. Pada masa ini, jenis model navigasi inersia platform berikut berjaya dikendalikan:
- Sistem geometri. Model standard dengan dua platform, yang diterangkan di atas. Sistem sedemikian adalah sangat tepat, tetapi mereka mempunyai had dalam menyelenggara kenderaan yang sangat mudah dikendalikan yang beroperasi di angkasa lepas.
- Sistem analisis. Ia juga menggunakan pecutan dan giroskop, yang pegun berbanding bintang. Kelebihan sistem sebegitu termasuk keupayaan untuk melayani objek mudah alih seperti peluru berpandu, helikopter dan pejuang dengan berkesan. Tetapi walaupun dibandingkan dengan sistem navigasi inersia strapdown, sistem analitik menunjukkan ketepatan yang rendah dalam menentukan parameter dinamik objek.
- Sistem separuh analisis. Disediakan oleh satu platform, stabil secara berterusan di ruang ufuk tempatan. Pangkalan ini menempatkan giroskop dan pecutan, dan pengiraan disusun di luar platform kerja.
Ciri sistem satelit inersia
Ini ialah kelas sistem navigasi bersepadu yang menjanjikan yang menggabungkan kelebihan sumber isyarat satelit dan model inersia yang dianggap. Tidak seperti sistem satelit yang popular, sistem sedemikian memungkinkan untuk tambahan menggunakan data pada orientasi sudut dan membentuk algoritma kedudukan bebas tanpa adanya isyarat navigasi. Mendapatkan maklumat geolokasi tambahan membolehkan kami memudahkan secara teknikal model elemen sensitif, menolak peralatan mahal. Kelebihan sistem navigasi satelit inersia termasuk berat rendah, saiz kecil dan skim pemprosesan data yang dipermudahkan. Sebaliknya, ketidakstabilan giroskop MEMS menyebabkan pengumpulan ralat dalam penentuan data.
Bidang aplikasi sistem inersia
Antara pengguna berpotensi teknologi navigasi inersia ialah wakil pelbagai industri. Ini bukan sahaja angkasawan dan penerbangan, tetapi juga automotif (sistem navigasi), robotik (cara mengawal ciri kinematik), sukan (menentukan dinamik gerakan), perubatan dan juga peralatan rumah, dsb.
Kesimpulan
Teori navigasi inersia, yang konsepnya mula terbentuk pada abad yang lalu, hari ini boleh dianggap sebagai bahagian mekatronik yang lengkap. Walau bagaimanapun, pencapaian baru-baru ini menunjukkan bahawa masa depan mungkinmuncul dan penemuan yang lebih progresif. Ini dibuktikan dengan interaksi rapat sistem navigasi inersia dengan sains komputer dan elektronik. Tugas bercita-cita tinggi baru muncul, mengembangkan ruang untuk pembangunan teknologi berkaitan, juga berdasarkan mekanik teori. Pada masa yang sama, pakar dalam arah ini sedang giat mengoptimumkan cara teknikal, yang asas antaranya ialah giroskop mikromekanikal.
