וואָס איז ינערטיאַל נאַוויגאַציע?
פונדאַמענטאַלס פון ינערטיאַל נאַוויגאַציע
די פונדאַמענטאַל פּרינסאַפּאַלז פון ינערטיאַל נאַוויגאַציע זענען ענלעך צו די פון אנדערע נאַוויגאַציע מעטהאָדס. עס רילייז אויף אַקוויירינג שליסל אינפֿאָרמאַציע, אַרייַנגערעכנט די ערשט שטעלע, ערשט אָריענטירונג, די ריכטונג און אָריענטירונג פון באַוועגונג אין יעדער מאָמענט, און פּראַגרעסיוו ינטאַגרייטינג די דאַטן (אַנאַלאָג צו מאַטאַמאַטיקאַל ינאַגריישאַן אַפּעריישאַנז) צו פּונקט באַשטימען נאַוויגאַציע פּאַראַמעטערס, אַזאַ ווי אָריענטירונג און שטעלע.
די ראָלע פון סענסאָרס אין ינערטיאַל נאַוויגאַציע
צו באַקומען די קראַנט אָריענטירונג (שטעלונג) און שטעלע אינפֿאָרמאַציע פון אַ מאָווינג כייפעץ, ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעמען נוצן אַ גאַנג פון קריטיש סענסאָרס, בפֿרט קאַנסיסטינג פון אַקסעלעראַמאַטער און גיראָסקאָפּעס. די סענסאָרס מעסטן ווינקלדיק גיכקייַט און אַקסעלעריישאַן פון די טרעגער אין אַ ינערטיאַל רעפֿערענץ ראַם. די דאַטן זענען דעמאָלט ינאַגרייטיד און פּראַסעסט איבער צייַט צו אַרויספירן גיכקייַט און קאָרעוו שטעלע אינפֿאָרמאַציע. דערנאָך, דעם אינפֿאָרמאַציע איז פארוואנדלען אין די נאַוויגאַציע קאָואָרדאַנאַט סיסטעם, אין קאַנדזשאַנגקשאַן מיט די ערשט שטעלע דאַטן, קאַלמאַנייטינג אין די פעסטקייַט פון די קראַנט אָרט פון די טרעגער.
אָפּעראַציע פּרינסאַפּאַלז פון ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעמען
ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעמען אַרבעטן ווי זיך-קאַנטיינד, ינערלעך פארמאכט-שלייף נאַוויגאַציע סיסטעמען. זיי טאָן ניט פאַרלאָזנ אויף פאַקטיש-צייט פונדרויסנדיק דאַטן דערהייַנטיקונגען צו פאַרריכטן ערראָרס בעשאַס די באַוועגונג פון די טרעגער. ווי אַזאַ, אַ איין ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעם איז פּאַסיק פֿאַר נאַוויגאַציע טאַסקס מיט קורץ געדויער. פֿאַר לאַנג געדויער אַפּעריישאַנז, עס מוזן זיין קאַמביינד מיט אנדערע נאַוויגאַציע מעטהאָדס, אַזאַ ווי סאַטעליט-באזירט נאַוויגאַציע סיסטעמען, צו פּיריאַדיקלי ריכטיק די אַקיומיאַלייטיד ינערלעך ערראָרס.
די קאָנסעאַלאַביליטי פון ינערטיאַל נאַוויגאַציע
אין מאָדערן נאַוויגאַציע טעקנאַלאַדזשיז, אַרייַנגערעכנט הימל נאַוויגאַציע, סאַטעליט נאַוויגאַציע, און ראַדיאָ נאַוויגאַציע, ינערטיאַל נאַוויגאַציע שטייט אויס ווי אָטאַנאַמאַס. עס גיט קיין סיגנאַלז צו די פונדרויסנדיק סוויווע און איז ניט אָפענגיק אויף סאַלעסטשאַל אַבדזשעקץ אָדער פונדרויסנדיק סיגנאַלז. דעריבער, ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעמען פאָרשלאָגן די העכסטן קאַנסילאַביליטי, וואָס מאכט זיי ידעאַל פֿאַר אַפּלאַקיישאַנז וואָס דאַרפן די מערסט קאַנפאַדענשיאַלאַטי.
אַפישאַל דעפֿיניציע פון ינערטיאַל נאַוויגאַציע
ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעם (INS) איז אַ נאַוויגאַציע פּאַראַמעטער אָפּשאַצונג סיסטעם וואָס ניצט גיראָסקאָפּעס און אַקסעלעראַמאַטער ווי סענסאָרס. די סיסטעם, באזירט אויף דער רעזולטאַט פון גיראָסקאָפּעס, יסטאַבלישיז אַ נאַוויגאַציע קאָואָרדאַנאַט סיסטעם און ניצט די רעזולטאַט פון אַקסעלעראַמאַטער צו רעכענען די גיכקייַט און שטעלע פון די טרעגער אין די נאַוויגאַציע קאָואָרדאַנאַט סיסטעם.
אַפּפּליקאַטיאָנס פון ינערטיאַל נאַוויגאַציע
ינערטשאַל טעכנאָלאָגיע האט געפֿונען ברייט-ריינדזשינג אַפּלאַקיישאַנז אין דייווערס דאָומיינז, אַרייַנגערעכנט אַעראָספּאַסע, ייווייישאַן, מאַריטימע, נאַפט עקספּלעריישאַן, געאָדעסיע, אָסעאַנאָגראַפיק סערווייז, דזשיאַלאַדזשיקאַל דרילינג, ראָובאַטיקס און באַן סיסטעמען. מיט די אַדווענט פון אַוואַנסירטע ינערטיאַל סענסאָרס, ינערטיאַל טעכנאָלאָגיע האט עקסטענדעד זייַן נוצן צו די אָטאַמאָוטיוו אינדוסטריע און מעדיציניש עלעקטראָניש דעוויסעס, צווישן אנדערע פעלדער. דעם יקספּאַנדינג פאַרנעם פון אַפּלאַקיישאַנז אַנדערקאָרז די ינקריסינגלי פּיוואַטאַל ראָלע פון ינערטיאַל נאַוויגאַציע אין פּראַוויידינג הויך-פּינטלעכקייַט נאַוויגאַציע און פּאַזישאַנינג קייפּאַבילאַטיז פֿאַר אַ פּלאַץ פון אַפּלאַקיישאַנז.
די האַרץ קאָמפּאָנענט פון ינערטיאַל גיידאַנס:פיברע אָפּטיק גיראָסקאָפּע
הקדמה צו פיברע אָפּטיק גיראָסקאָפּעס
ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעמען פאַרלאָזנ זיך שווער אויף די אַקיעראַסי און פּינטלעכקייַט פון זייער האַרץ קאַמפּאָונאַנץ. איינער אַזאַ קאָמפּאָנענט וואָס האט באטייטיק ימפּרוווד די קייפּאַבילאַטיז פון די סיסטעמען איז די פיברע אָפּטיק גיראָסקאָפּע (פאָג). FOG איז אַ קריטיש סענסער וואָס שפּילט אַ פּיוואַטאַל ראָלע אין מעסטן די ווינקלדיק גיכקייַט פון די טרעגער מיט מערקווירדיק אַקיעראַסי.
פיברע אָפּטיק גיראָסקאָפּע אָפּעראַציע
FOGs אַרבעטן אויף דעם פּרינציפּ פון סאַגנאַק ווירקונג, וואָס ינוואַלווז ספּליטינג אַ לאַזער שטראַל אין צוויי באַזונדער פּאַטס, אַלאַוינג עס צו אַרומפאָרן אין פאַרקערט אינסטרוקציעס צוזאמען אַ קוילד פיברע אַפּטיק שלייף. ווען די טרעגער, עמבעדיד מיט די נעפּל, ראָוטייץ, די חילוק אין רייזע צייט צווישן די צוויי בימז איז פּראַפּאָרשאַנאַל צו די ווינקלדיק גיכקייַט פון די טרעגער ס ראָוטיישאַן. די צייט פאַרהאַלטן, באקאנט ווי די Sagnac פאַסע יבעררוק, איז גענוי געמאסטן, וואָס אַלאַוז די פאָג צו צושטעלן פּינטלעך דאַטן וועגן די ראָוטיישאַן פון די טרעגער.
דער פּרינציפּ פון אַ פיברע אַפּטיק גיראָסקאָפּע ינוואַלווז ימיטינג אַ שטראַל פון ליכט פון אַ פאָטאָדעטעקטאָר. דער ליכט שטראַל גייט דורך אַ קאַפּלער, קומט פון איין עק און אַרויס פון אנדערן. עס דעמאָלט טראַוואַלז דורך אַ אָפּטיש שלייף. צוויי שטראַלן פון ליכט, קומען פון פאַרשידענע אינסטרוקציעס, אַרייַן די שלייף און פאַרענדיקן אַ קאָוכיראַנט סופּערפּאַזישאַן נאָך סערקינג אַרום. די צוריקקער ליכט גייט ווידער אריין אין אַ ליכט-ימיטינג דייאָוד (LED), וואָס איז געניצט צו דעטעקט זייַן ינטענסיטי. כאָטש דער פּרינציפּ פון אַ פיברע אַפּטיק גיראָסקאָפּע קען ויסקומען פּשוט, די מערסט וויכטיק אַרויסרופן ליגט אין ילימאַנייטינג סיבות וואָס ווירקן די אָפּטיש דרך לענג פון די צוויי ליכט בימז. דאָס איז איינער פון די מערסט קריטיש ישוז פייסט אין דער אַנטוויקלונג פון פיברע אַפּטיק גיראָסקאָפּעס.
1: סופּערלומאַנעסאַנט דייאָוד 2: פאָטאָדעטעקטאָר דייאָוד
3.ליכט מקור קאַפּלער 4.פיברע רינג קאַפּלער 5.אָפּטיש פיברע רינג
אַדוואַנטאַגעס פון פיברע אָפּטיק גיראָסקאָפּעס
FOGs פאָרשלאָגן עטלעכע אַדוואַנטידזשיז וואָס מאַכן זיי ינוואַליאַבאַל אין ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעמען. זיי זענען באַרימט פֿאַר זייער יקסעפּשאַנאַל אַקיעראַסי, רילייאַבילאַטי און געווער. ניט ענלעך מעטשאַניקאַל גיראָס, FOGs האָבן קיין מאָווינג טיילן, רידוסינג די ריזיקירן פון טראָגן און טרער. אין דערצו, זיי זענען קעגנשטעליק צו קלאַפּ און ווייבריישאַן, וואָס מאכט זיי ידעאַל פֿאַר דימאַנדינג ינווייראַנמאַנץ אַזאַ ווי אַעראָספּאַסע און פאַרטיידיקונג אַפּלאַקיישאַנז.
ינאַגריישאַן פון פיברע אָפּטיק גיראָסקאָפּעס אין ינערטיאַל נאַוויגאַציע
ינערשאַל נאַוויגאַציע סיסטעמען ינקאָרפּערייט פאָגס ינקריסינגלי רעכט צו זייער הויך פּינטלעכקייַט און רילייאַבילאַטי. די גיראָסקאָפּעס צושטעלן די קריטיש ווינקלדיק גיכקייַט מעזשערמאַנץ פארלאנגט פֿאַר די פּינטלעך פעסטקייַט פון אָריענטירונג און שטעלע. דורך ינטאַגרייטינג FOGs אין די יגזיסטינג ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעמען, אָפּערייטערז קענען נוץ פון ימפּרוווד נאַוויגאַציע אַקיעראַסי, ספּעציעל אין סיטואַטיאָנס ווו עקסטרעם פּינטלעכקייַט איז נייטיק.
אַפּפּליקאַטיאָנס פון פיברע אָפּטיק גיראָסקאָפּעס אין ינערטיאַל נאַוויגאַציע
די ינקלוזשאַן פון FOGs האט יקספּאַנדיד די אַפּלאַקיישאַנז פון ינערטיאַל נאַוויגאַציע סיסטעמען אַריבער פאַרשידן דאָומיינז. אין אַעראָספּאַסע און ייווייישאַן, FOG יקוויפּט סיסטעמען פאָרשלאָגן גענוי נאַוויגאַציע סאַלושאַנז פֿאַר ערקראַפט, דראָנעס און ספּייסקראַפט. זיי זענען אויך וויידלי געניצט אין מאַריטימע נאַוויגאַציע, דזשיאַלאַדזשיקאַל סערווייז און אַוואַנסירטע ראָובאַטיקס, וואָס אַלאַוז די סיסטעמען צו אַרבעטן מיט ימפּרוווד פאָרשטעלונג און רילייאַבילאַטי.
פאַרשידענע סטראַקטשעראַל וועריאַנץ פון פיברע אָפּטיק גיראָסקאָפּעס
פיברע אַפּטיק גיראָסקאָפּעס קומען אין פאַרשידן סטראַקטשעראַל קאַנפיגיעריישאַנז, מיט די פּרידאַמאַנאַנט איינער וואָס איצט קומט אין די מעלוכע פון אינזשעניריע איז דיפֿאַרמאַכט-שלייף פּאָולעראַזיישאַן-מיינטיינינג פיברע אַפּטיק גיראָסקאָפּע. אין די האַרץ פון דעם גיראָסקאָפּע איז דיפּאָליאַריזאַטיאָן-מיינטיינינג פיברע שלייף, קאַמפּרייזינג פּאָליאַריזאַטיאָן-מיינטיינינג פייבערז און אַ דווקא דיזיינד פריימווערק. די קאַנסטראַקשאַן פון דעם שלייף ינוואַלווז אַ פירפאָולד סיממעטריק וויינדינג אופֿן, סאַפּלאַמענטאַד דורך אַ יינציק סילינג געל צו פאָרעם אַ האַרט-שטאַט פיברע שלייף שפּול.
שליסל פֿעיִקייטן פוןפּאָליאַריזאַטיאָן-מיינטיינינג פיברע אָפּטיק גyro Coil
▶ יינציק פראַמעוואָרק פּלאַן:די גיראָסקאָפּע לופּס האָבן אַ אָפּשיידנדיק פריימווערק פּלאַן וואָס אַקאַמאַדייץ פאַרשידן טייפּס פון פּאָליאַריזאַטיאָן-מיינטיינינג פייבערז מיט יז.
▶ פירפאָולד סיממעטריק וויינדינג טעכניק:די פירפאָולד סיממעטריק וויינדינג טעכניק מינאַמייזאַז די Shupe ווירקונג, ינשורינג גענוי און פאַרלאָזלעך מעזשערמאַנץ.
▶ אַוואַנסירטע סילינג געל מאַטעריאַל:די באַשעפטיקונג פון אַוואַנסירטע סילינג געל מאַטעריאַלס, קאַמביינד מיט אַ יינציק קיורינג טעכניק, ימפּרוווז די קעגנשטעל צו ווייבריישאַנז, וואָס מאכט די גיראָסקאָפּע לופּס ידעאַל פֿאַר אַפּלאַקיישאַנז אין פאדערן ינווייראַנמאַנץ.
▶ הויך טעמפּעראַטור קאָוכיראַנס פעסטקייַט:די גיראָסקאָפּע לופּס ויסשטעלונג הויך טעמפּעראַטור קאָוכיראַנס פעסטקייַט, ינשורינג אַקיעראַסי אפילו אין וועריינג טערמאַל טנאָים.
▶ סימפּליפיעד לייטווייט פראַמעוואָרק:די גיראָסקאָפּע לופּס זענען ענדזשאַנירד מיט אַ סטרייטפאָרווערד אָבער לייטווייט פריימווערק, געראַנטיד הויך פּראַסעסינג פּינטלעכקייַט.
▶ קאָנסיסטענט וויינדינג פּראָצעס:די וויינדינג פּראָצעס בלייבט סטאַביל, אַדאַפּט צו די רעקווירעמענץ פון פאַרשידן פּינטלעכקייַט פיברע אַפּטיק גיראָסקאָפּעס.
רעפערענץ
גראָוועס, פּד (2008). הקדמה צו ינערטיאַל נאַוויגאַציע.דער זשורנאַל פון נאַוויגאַציע, 61(1), 13-28.
El-Sheimy, N., Hou, H., & Niu, X. (2019). ינערטיאַל סענסאָרס טעקנאַלאַדזשיז פֿאַר נאַוויגאַציע אַפּלאַקיישאַנז: שטאַט פון די קונסט.סאַטעליט נאַוויגאַציע, 1(1), 1-15.
וואָאָדמאַן, אָדזש (2007). אַ הקדמה צו ינערטיאַל נאַוויגאַציע.אוניווערסיטעט פון קיימברידזש, קאָמפּיוטער לאַבאָראַטאָרי, UCAM-CL-TR-696.
Chatila, R., & Laumond, JP (1985). שטעלע רעפערענסינג און קאָנסיסטענט וועלט מאָדעלינג פֿאַר רירעוודיק ראָובאַץ.אין פאַרהאַנדלונג פון די 1985 IEEE אינטערנאַציאָנאַלע קאָנפֿערענץ אויף ראָובאַטיקס און אַוטאָמאַטיאָן(באנד 2, זז. 138-145). IEEE.
דאַרפֿן אַ פריי קאָנסולטאַטיאָן?
עטלעכע פון מיין פּראַדזשעקס
אָסאַם ווערק צו וואָס איך האָבן קאַנטריביוטיד. שטאלץ!
