וויסנשאַפֿט און פֿאָרשונג

וויסנשאַפֿט און פֿאָרשונג

FOGs קאָמפּאָנענטן לייזונגען

וואָס איז אינערציעלע נאַוויגאַציע?

יסודות פון אינערציעלע נאַוויגאַציע

                                               

די יסודות'דיגע פּרינציפּן פון אינערציאַלער נאַוויגאַציע זענען ענלעך צו יענע פון ​​אַנדערע נאַוויגאַציע מעטאָדן. עס באַשטייט אויף באַקומען שליסל אינפֿאָרמאַציע, אַרייַנגערעכנט די ערשטיקע פּאָזיציע, ערשטיקע אָריענטאַציע, די ריכטונג און אָריענטאַציע פון ​​באַוועגונג אין יעדן מאָמענט, און פּראָגרעסיוו אינטעגרירן די דאַטן (אַנאַלאָג צו מאַטעמאַטישע אינטעגראַציע אָפּעראַציעס) צו פּינקטלעך באַשטימען נאַוויגאַציע פּאַראַמעטערס, אַזאַ ווי אָריענטאַציע און פּאָזיציע.

 

די ראלע פון ​​סענסארן אין אינערציעלע נאַוויגאַציע

                                               

כדי צו באַקומען די איצטיקע אָריענטאַציע (שטעלונג) און פּאָזיציע אינפֿאָרמאַציע פֿון אַ באַוועגלעכן אָביעקט, נוצן אינערציאַלע נאַוויגאַציע סיסטעמען אַ סכום קריטישע סענסאָרן, וואָס באַשטייען הויפּטזעכלעך פֿון אַקסעלעראָמעטערס און דזשייראָסקאָפּן. די סענסאָרן מעסטן ווינקל-געשווינדיקייט און אַקסעלעראַציע פֿון דעם טרעגער אין אַן אינערציאַלן רעפֿערענץ ראַם. די דאַטן ווערן דאַן אינטעגרירט און פּראָצעסירט איבער צייט צו באַקומען די גיכקייט און רעלאַטיווע פּאָזיציע אינפֿאָרמאַציע. דערנאָך ווערט די אינפֿאָרמאַציע פֿאַרוואַנדלט אין דעם נאַוויגאַציע קאָאָרדינאַט סיסטעם, צוזאַמען מיט די ערשטע פּאָזיציע דאַטן, וואָס קולמינירט אין דער באַשטימונג פֿון דער איצטיקער אָרט פֿון דעם טרעגער.

 

אָפּעראַציע פּרינציפּן פון אינערציעלע נאַוויגאַציע סיסטעמען

                                               

אינערציעלע נאַוויגאַציע סיסטעמען אַרבעטן ווי זעלבסטשטענדיקע, אינערלעכע פארמאכטע-לופּ נאַוויגאַציע סיסטעמען. זיי פאַרלאָזן זיך נישט אויף רעאַל-צייט עקסטערנע דאַטן דערהייַנטיקונגען צו פאררעכטן ערראָרס בעת די טרעגער'ס באַוועגונג. ווי אַזאַ, איז אַן איינציקע אינערציעלע נאַוויגאַציע סיסטעם פּאַסיק פֿאַר קורץ-דויער נאַוויגאַציע טאַסקס. פֿאַר לאַנג-דויער אָפּעראַציעס, מוז עס זיין קאַמביינד מיט אַנדערע נאַוויגאַציע מעטאָדן, אַזאַ ווי סאַטעליט-באַזירטע נאַוויגאַציע סיסטעמען, צו פּעריאָדיש פאררעכטן די אַקיומיאַלירטע אינערלעכע ערראָרס.

 

די פארדעקונג פון אינערציעלער נאַוויגאַציע

                                               

אין מאָדערנע נאַוויגאַציע טעכנאָלאָגיעס, אַרייַנגערעכנט הימלישע נאַוויגאַציע, סאַטעליט נאַוויגאַציע און ראַדיאָ נאַוויגאַציע, שטייט אינערציעלע נאַוויגאַציע אַרויס ווי אויטאָנאָמיש. עס שיקט נישט קיין סיגנאַלן צו דער עקסטערנער סביבה און איז אויך נישט אָפּהענגיק פון הימלישע אָביעקטן אָדער עקסטערנע סיגנאַלן. דעריבער, אינערציעלע נאַוויגאַציע סיסטעמען פאָרשלאָגן דעם העכסטן מדרגה פון באַהאַלטבאַרקייט, מאַכנדיג זיי ידעאַל פֿאַר אַפּליקאַציעס וואָס דאַרפן די העכסטע קאָנפֿידענציאַליטעט.

 

אפיציעלע דעפיניציע פון ​​אינערציעלע נאַוויגאַציע

                                               

אינערציעלע נאַוויגאַציע סיסטעם (INS) איז אַ נאַוויגאַציע פּאַראַמעטער עסטימאַציע סיסטעם וואָס ניצט גיראָסקאָפּן און אַקסעלעראָמעטערס ווי סענסאָרן. די סיסטעם, באַזירט אויף די רעזולטאַטן פון גיראָסקאָפּן, שטעלט אויף אַ נאַוויגאַציע קאָאָרדינאַט סיסטעם בשעת עס ניצט די רעזולטאַטן פון אַקסעלעראָמעטערס צו רעכענען די גיכקייט און פּאָזיציע פון ​​די טרעגער אין די נאַוויגאַציע קאָאָרדינאַט סיסטעם.

 

אַפּליקאַציעס פון אינערציעלע נאַוויגאַציע

                                               

אינערציעלע טעכנאָלאָגיע האט געפֿונען ברייטע אַפּליקאַציעס אין פֿאַרשידענע געביטן, אַרייַנגערעכנט אַעראָספּייס, אַוויאַציע, מאַריטימע, פּעטראָלעום עקספּלאָראַציע, געאָדעזי, אָקעאַנאָגראַפֿישע סורוועיס, געאָלאָגישע דרילינג, ראָבאָטיק און באַן סיסטעמען. מיטן אויפֿקום פֿון אַוואַנסירטע אינערציעלע סענסאָרן, האט אינערציעלע טעכנאָלאָגיע אויסגעברייטערט איר נוצלעכקייט צו דער אויטאָמאָטיוו אינדוסטריע און מעדיצינישע עלעקטראָנישע דעוויסעס, צווישן אַנדערע געביטן. די וואַקסנדיקע פֿאַרנעם פֿון אַפּליקאַציעס אונטערשטרייכט די שטענדיק וויכטיקערע ראָלע פֿון אינערציעלער נאַוויגאַציע אין צושטעלן הויך-פּרעציזיע נאַוויגאַציע און פּאָזיציאָנירן מעגלעכקייטן פֿאַר אַ סך אַפּליקאַציעס.

דער קערן קאָמפּאָנענט פון אינערציעלע גיידאַנס:פיבער אָפּטישער גיראָסקאָפּ

 

הקדמה צו פיבער אָפּטישע גיראָסקאָפּעס

אינערציעלע נאַוויגאַציע סיסטעמען פאַרלאָזן זיך שטאַרק אויף די פּינקטלעכקייט און פּרעציזיע פון ​​זייערע הויפּט קאָמפּאָנענטן. איין אַזאַ קאָמפּאָנענט וואָס האָט באַדייטנד פֿאַרבעסערט די מעגלעכקייטן פון די סיסטעמען איז דער פֿיבער אָפּטישער גיראָסקאָפּ (FOG). FOG איז אַ קריטישער סענסאָר וואָס שפּילט אַ וויכטיקע ראָלע אין מעסטן די ווינקל-געשווינדיקייט פון דעם טרעגער מיט באַמערקנסווערטער פּינקטלעכקייט.

 

פיבער אָפּטיש גיראָסקאָפּ אָפּעראַציע

FOGs ארבעטן אויף דעם פרינציפ פון סאגנאק עפעקט, וואס באשטייט פון צעטיילן א לייזער שטראל אין צוויי באזונדערע וועגן, און ערמעגליכן אים צו פארן אין פארקערטע ריכטונגען צוזאמען א געוויקלטן פיבער-אפטישן שלייף. ווען דער טרעגער, איינגעבויט מיטן FOG, דרייט זיך, איז דער אונטערשייד אין פאר-צייט צווישן די צוויי שטראלן פראפארציאנעל צו דער ווינקל-געשווינדיקייט פון דער טרעגער'ס ראָטאַציע. די צייט-פארשפעטיגונג, באקאנט אלס דער סאגנאק פאזע-שיפט, ווערט דאן גענוי געמאסטן, און ערמעגליכט דעם FOG צו צושטעלן גענויע דאטן וועגן דער טרעגער'ס ראָטאַציע.

 

דער פּרינציפּ פֿון אַ פֿײַבער־אָפּטישן דזשייראָסקאָפּ באַשטייט פֿון אַרויסלאָזן אַ ליכט־שטראַל פֿון אַ פֿאָטאָדעטעקטאָר. דער ליכט־שטראַל גייט דורך אַ קאַפּלער, אַרײַן פֿון איין עק און אַרויס פֿון אַן אַנדערן. דערנאָך גייט ער דורך אַן אָפּטישן שלייף. צוויי ליכט־שטראַלן, וואָס קומען פֿון פֿאַרשידענע ריכטונגען, גייען אַרײַן אין דעם שלייף און פֿאַרענדיקן אַ קאָהערענטע סופּערפּאָזיציע נאָכדעם וואָס זיי דרייען זיך אַרום. דאָס צוריקקערנדיקע ליכט גייט צוריק אַרײַן אין אַ ליכט־אויסשטראַלנדיקער דיאָד (LED), וואָס ווערט גענוצט צו דעטעקטירן זײַן אינטענסיטעט. כאָטש דער פּרינציפּ פֿון אַ פֿײַבער־אָפּטישן דזשייראָסקאָפּ קען אויסזען פּשוט, ליגט די וויכטיקסטע אַרויסרוף אין עלימינירן פֿאַקטאָרן וואָס האָבן אַן השפּעה אויף דער אָפּטישער וועג־לענג פֿון די צוויי ליכט־שטראַלן. דאָס איז איינע פֿון די קריטישסטע פּראָבלעמען וואָס מע טרעפֿט זיך אָן אין דער אַנטוויקלונג פֿון פֿײַבער־אָפּטישע דזשייראָסקאָפּן.

 耦合器

1: סופּערלומאַנעסענט דיאָד           2: פאָטאָדעטעקטאָר דיאָד

3. ליכט מקור קאַפּלער           4.פיברע רינג קאַפּלער            5. אָפּטישער פיבער רינג

מעלות פון פיבער אָפּטישע גיראָסקאָפּעס

FOGs אָפֿערן עטלעכע מעלות וואָס מאַכן זיי אומשאַצבאַר אין אינערציאַלע נאַוויגאַציע סיסטעמען. זיי זענען באַרימט פֿאַר זייער אויסערגעוויינלעכע אַקיעראַסי, פאַרלעסלעכקייט און האַרטקייט. ניט ווי מעכאַנישע דזשייראָס, האָבן FOGs קיין באַוועגלעכע טיילן ניט, וואָס רעדוצירט דעם ריזיקאָ פֿון אָפּנוץ. דערצו, זיי זענען קעגנשטעליק צו קלאַפּ און ווייבריישאַן, וואָס מאַכט זיי ידעאַל פֿאַר פֿאָדערנדיקע סביבות ווי אַעראָספּייס און פֿאַרטיידיקונג אַפּלאַקיישאַנז.

 

אינטעגראַציע פון ​​פיבער אָפּטישע גיראָסקאָופּס אין אינערציעל נאַוויגאַציע

אינערציעלע נאַוויגאַציע סיסטעמען נעמען מער און מער אײַן FOGs צוליב זייער הויכער פּינקטלעכקייט און פֿאַרלעסלעכקייט. די גיראָסקאָפּן צושטעלן די וויכטיקע ווינקל-גיך מעסטונגען וואָס זענען נויטיק פֿאַר דער פּינקטלעכער באַשטימונג פֿון אָריענטאַציע און פּאָזיציע. דורך אינטעגרירן FOGs אין די עקזיסטירנדיקע אינערציעלע נאַוויגאַציע סיסטעמען, קענען אָפּעראַטאָרן נוץ האָבן פֿון פֿאַרבעסערטער נאַוויגאַציע פּינקטלעכקייט, ספּעציעל אין סיטואַציעס וווּ עקסטרעמע פּינקטלעכקייט איז נייטיק.

 

אַפּליקאַציעס פון פיבער אָפּטישע גיראָסקאָופּס אין אינערציעל נאַוויגאַציע

די ארייננעמונג פון FOGs האט פארברייטערט די אנווענדונגען פון אינערציעלע נאַוויגאַציע סיסטעמען איבער פארשידענע געביטן. אין לופטפארט און אוויאציע, FOG-אויסגעשטאטע סיסטעמען פאָרשלאָגן פּינקטלעכע נאַוויגאַציע לייזונגען פֿאַר עראָפּלאַנען, דראָנען און ספּייסקראַפט. זיי ווערן אויך ברייט גענוצט אין מאַריטימע נאַוויגאַציע, געאָלאָגישע סורוועיס און אַוואַנסירטע ראָבאָטיק, וואָס ערמעגליכט די סיסטעמען צו אַרבעטן מיט פֿאַרבעסערטע פאָרשטעלונג און פאַרלעסלעכקייט.

 

פֿאַרשידענע סטרוקטורעלע וואַריאַנטן פֿון פֿײַבער אָפּטישע גיראָסקאָפּעס

פיבער אָפּטישע גיראָסקאָפּן קומען אין פֿאַרשידענע סטרוקטורעלע קאָנפיגוראַציעס, מיט דער דאָמינירנדיקער וואָס גייט איצט אַרײַן אין דער וועלט פֿון אינזשעניריע איז דערפארמאכט-לופּ פּאָלאַריזאַציע-אויפהאלטן פיבער אָפּטישער גיראָסקאָפּאין צענטער פון דעם גיראסקאפ איז דערפּאָלאַריזאַציע-אויפהאלטן פיברע שלייף, וואָס באַשטייט פֿון פּאָלאַריזאַציע-אויפֿהאַלטנדיקע פֿײַבערס און אַ פּינקטלעך דיזײַנירטן ראַם. די קאָנסטרוקציע פֿון דעם שלייף באַשטייט פֿון אַ פֿירפֿאַכיגן סימעטרישן ווינדונג-מעטאָד, צוגעגעסן מיט אַ יינציקן פֿאַרזיגלונגס-געל צו פֿאָרמירן אַ פֿעסטשטאַט פֿײַבער שלייף-שפּול.

 

שליסל פֿעיִקייטן פֿוןפּאָלאַריזאַציע-אויפהאלטן פיבער אָפּטיק Gיראָ קאָיל

▶איינציקאַרטיקער ראַם פּלאַן:די גיראָסקאָפּ לופּס האָבן אַ באַזונדערן ראַם פּלאַן וואָס אַקאַמאַדירט פֿאַרשידענע טייפּס פון פּאָלאַריזאַציע-אויפהאַלטן פֿייבערס מיט גרינגקייט.

▶פירפאכיגע סימעטרישע וויינדינג טעכניק:די פירפאַכיקע סימעטרישע וויינדינג טעכניק מינימיזירט דעם שופּע ווירקונג, וואָס זיכערט גענויע און פאַרלעסלעכע מעסטונגען.

▶פֿאָרגעשריטענע פֿאַרזיגלונג געל מאַטעריאַל:די באַניץ פון אַוואַנסירטע פאַרזיגלונג געל מאַטעריאַלן, קאַמביינד מיט אַ יינציק קיורינג טעכניק, פֿאַרבעסערט די קעגנשטעל צו ווייבריישאַנז, מאַכנדיג די גיראָסקאָפּ לופּס ידעאַל פֿאַר אַפּליקאַציעס אין פאָדערנדיקע סביבות.

▶ הויך טעמפּעראַטור קאָוכירענס סטאַביליטעט:די גיראָסקאָפּ לופּס ווייַזן הויך טעמפּעראַטור קאָוכיראַנס סטאַביליטעט, וואָס ענשורז אַקיעראַסי אפילו אין וועריינג טערמישע באדינגונגען.

▶פאַרפּשוטע לייכטע פריימווערק:די גיראָסקאָפּ לופּס זענען אינזשענירט מיט אַ פּשוט אָבער לייכטן פריימווערק, וואָס גאַראַנטירט הויך פּראַסעסינג פּינטלעכקייט.

▶ קאָנסיסטענט ווינדינג פּראָצעס:דער ווינדונג פּראָצעס בלייבט סטאַביל, אַדאַפּטינג צו די באדערפענישן פון פֿאַרשידענע פּינקטלעכקייט פיברע אָפּטיק גיראָסקאָופּס.

רעפערענץ

גראָוועס, פּ.ד. (2008). הקדמה צו אינערציעלע נאַוויגאַציע.דער זשורנאַל פון נאַוויגאַציע, 61(1), 13-28.

על-שיימי, נ., האו, ה., & ניו, קס. (2019). אינערציעלע סענסארן טעכנאָלאָגיעס פֿאַר נאַוויגאַציע אַפּליקאַציעס: די לעצטע נייעס.סאַטעליט נאַוויגאַציע, 1(1), 1-15.

וואודמאַן, אָ.דזש. (2007). אן הקדמה צו אינערציעלער נאַוויגאַציע.אוניווערסיטעט פון קעמברידזש, קאמפיוטער לאבאראטאריע, UCAM-CL-TR-696.

טשאַטילאַ, ר., & לאַומאָנד, דזש.פּי. (1985). פּאָזיציע רעפערענצן און קאָנסיסטענט וועלט מאָדעלינג פֿאַר מאָביל ראָבאָטן.אין פראטאקאלן פון דער 1985 IEEE אינטערנאציאנאלער קאנפערענץ וועגן ראבאטיק און אויטאמאציע(באַנד 2, זײַטן 138-145). IEEE.

דאַרפֿן אַ פֿרײַע קאָנסולטאַציע?

עטלעכע פון ​​מײַנע פּראָיעקטן

געוואלדיגע ווערק צו וועלכע איך האב בייגעטראגן. מיט שטאלץ!