Ang pagtaas ng mga kinakailangan para sa mga coordinate system ay nangangailangan ng pagbuo ng mga bagong prinsipyo ng nabigasyon. Sa partikular, ang isa sa mga kondisyon na idinidikta ng modernidad ay ang pagpapakilala ng medyo independiyenteng paraan ng pagsukat ng lokasyon ng mga target na bagay. Ang mga kakayahang ito ay ibinibigay ng isang inertial navigation system na nag-aalis ng pangangailangan para sa mga signal mula sa mga radio beacon at satellite.
Pangkalahatang-ideya ng teknolohiya
Inertial navigation ay batay sa mga batas ng mechanics, na nagbibigay-daan sa iyong ayusin ang mga parameter ng paggalaw ng mga katawan na nauugnay sa itinatag na frame of reference. Sa kauna-unahang pagkakataon, ang prinsipyong ito ng pag-navigate ay nagsimulang mailapat kamakailan sa mga gyrocompass ng barko. Sa pagpapabuti ng mga instrumento sa pagsukat ng ganitong uri, lumitawisang pamamaraan na tumutukoy sa mga nasusukat na parameter batay sa mga acceleration ng mga katawan. Ang teorya ng inertial navigation system ay nagsimulang magkaroon ng hugis nang malapit sa 1930s. Mula sa sandaling iyon, ang mga mananaliksik sa lugar na ito ay nagsimulang magbayad ng higit na pansin sa mga prinsipyo ng katatagan ng mga mekanikal na sistema. Sa pagsasagawa, ang konsepto na ito ay medyo mahirap ipatupad, kaya sa loob ng mahabang panahon ay nanatili lamang ito sa teoretikal na anyo. Ngunit sa nakalipas na mga dekada, sa pagdating ng mga espesyal na kagamitan na nakabatay sa mga computer, ang mga inertial navigation tool ay aktibong ginagamit sa aviation, water engineering, atbp.
Mga bahagi ng system
Ang mga kinakailangang elemento ng anumang inertial system ay mga bloke ng mga sensitibong device sa pagsukat at mga computing device. Ang unang kategorya ng mga elemento ay kinakatawan ng mga gyroscope at accelerometers, at ang pangalawa ay kagamitan sa computer na nagpapatupad ng ilang algorithm ng pagkalkula. Ang katumpakan ng pamamaraan ay higit na nakasalalay sa mga katangian ng mga sensitibong aparato. Halimbawa, ginagawang posible ng maaasahang data na makakuha ng mga inertial navigation system gamit lamang ang mga precision-type na gyroscope kasabay ng mga accelerometers. Ngunit sa kasong ito, ang teknikal na kagamitan ay may malubhang disbentaha sa anyo ng mataas na kumplikado ng electromechanical na pagpuno, hindi pa banggitin ang malaking sukat ng kagamitan.
Paano gumagana ang system
Ang paraan ng pagtukoy ng mga coordinate gamit ang inertial system ay upang iproseso ang data sa acceleration ng mga katawan, gayundin ang kanilangangular na bilis. Para dito, muli, ang mga sensitibong elemento na direktang naka-install sa target na bagay ay ginagamit, salamat sa kung aling impormasyon ang nabuo tungkol sa meta-posisyon, kurso ng paggalaw, distansya na nilakbay at bilis. Bilang karagdagan, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng inertial navigation system ay ginagawang posible na gumamit ng mga paraan para sa pag-stabilize at kahit na awtomatikong kontrolin ang isang bagay. Para sa mga naturang layunin, ginagamit ang mga linear acceleration sensor na may gyroscopic equipment. Sa tulong ng mga device na ito, nabuo ang isang sistema ng ulat na gumagana nang may kaugnayan sa tilapon ng bagay. Ayon sa nabuong sistema ng coordinate, ang mga anggulo ng pagkahilig at pag-ikot ay tinutukoy. Kasama sa mga bentahe ng teknolohiyang ito ang awtonomiya, ang posibilidad ng automation at mataas na antas ng kaligtasan sa ingay.
Pag-uuri ng mga inertial navigation system
Sa pangkalahatan, ang mga itinuturing na navigation system ay nahahati sa platform at strapdown (SINS). Ang dating ay tinatawag ding geographic at maaaring maglaman ng dalawang platform. Ang isa ay ibinibigay ng mga gyroscope at nakatuon sa inertial field, at ang pangalawa ay kinokontrol ng mga accelerometers at nagpapatatag na may kaugnayan sa pahalang na eroplano. Bilang resulta, ang mga coordinate ay tinutukoy gamit ang impormasyon tungkol sa kamag-anak na posisyon ng dalawang platform. Ang mga modelo ng SINS ay itinuturing na mas advanced sa teknolohiya. Ang strapdown inertial navigation system ay walang mga disadvantages na nauugnay sa mga limitasyon sa paggamit ng mga gyroplatform. Bilis atang mga lokasyon ng mga bagay sa naturang mga modelo ay inilipat sa digital computing, na may kakayahang mag-record ng data sa angular na oryentasyon. Ang modernong pag-unlad ng mga sistema ng SINS ay naglalayong i-optimize ang mga computational algorithm nang hindi binabawasan ang katumpakan ng paunang data.
Mga paraan para sa pagtukoy ng oryentasyon ng mga platform system
Huwag mawalan ng kaugnayan at mga system na gumagana sa mga platform upang matukoy ang paunang data sa dynamics ng object. Sa ngayon, matagumpay na pinapatakbo ang mga sumusunod na uri ng platform inertial navigation models:
- Geometric system. Standard na modelo na may dalawang platform, na inilarawan sa itaas. Napakatumpak ng mga ganoong system, ngunit may mga limitasyon ang mga ito sa pagseserbisyo sa mga sasakyang napakadaling gumagalaw na tumatakbo sa kalawakan.
- Analytical system. Gumagamit din ito ng mga accelerometers at gyroscope, na nakatigil na may kaugnayan sa mga bituin. Kasama sa mga bentahe ng naturang mga sistema ang kakayahang epektibong maghatid ng mga bagay na maaaring mabago tulad ng mga missile, helicopter at mandirigma. Ngunit kahit na kung ihahambing sa isang strapdown inertial navigation system, ang mga analytical system ay nagpapakita ng mababang katumpakan sa pagtukoy ng mga parameter ng dynamics ng isang bagay.
- Semi-analytical system. Ibinibigay ng isang platform, na patuloy na nagpapatatag sa espasyo ng lokal na abot-tanaw. Naglalaman ang base na ito ng gyroscope at accelerometer, at ang mga kalkulasyon ay nakaayos sa labas ng working platform.
Mga tampok ng inertial satellite system
Ito ay isang promising class ng integrated navigation system na pinagsasama ang mga pakinabang ng satellite signal source at itinuturing na inertial na mga modelo. Hindi tulad ng mga sikat na satellite system, ginagawang posible ng mga naturang system na dagdagan ang paggamit ng data sa angular na oryentasyon at bumuo ng mga independiyenteng algorithm sa pagpoposisyon sa kawalan ng mga signal ng nabigasyon. Ang pagkuha ng karagdagang impormasyon sa geolocation ay nagbibigay-daan sa amin na teknikal na gawing simple ang mga modelo ng mga sensitibong elemento, tinatanggihan ang mga mamahaling kagamitan. Ang mga bentahe ng inertial satellite navigation system ay kinabibilangan ng mababang timbang, maliit na sukat at pinasimpleng mga scheme ng pagproseso ng data. Sa kabilang banda, ang kawalang-tatag ng MEMS gyroscope ay nagdudulot ng akumulasyon ng mga error sa pagtukoy ng data.
Mga larangan ng aplikasyon ng mga inertial system
Kabilang sa mga potensyal na mamimili ng inertial navigation technology ay ang mga kinatawan ng iba't ibang industriya. Ito ay hindi lamang astronautics at aviation, kundi pati na rin ang automotive (navigation system), robotics (paraan ng pagkontrol ng mga kinematic na katangian), sports (pagtukoy sa dynamics ng paggalaw), gamot at maging ang mga gamit sa bahay, atbp.
Konklusyon
Ang teorya ng inertial navigation, ang konsepto kung saan nagsimulang mabuo noong nakaraang siglo, ngayon ay maaaring ituring bilang isang ganap na seksyon ng mechatronics. Gayunpaman, ang mga kamakailang tagumpay ay nagmumungkahi na ang hinaharap ay maaaringlumitaw at mas progresibong pagtuklas. Ito ay pinatunayan ng malapit na pakikipag-ugnayan ng mga inertial navigation system sa computer science at electronics. Lumilitaw ang mga bagong ambisyosong gawain, na nagpapalawak ng espasyo para sa pagpapaunlad ng mga kaugnay na teknolohiya, batay din sa teoretikal na mekanika. Kasabay nito, ang mga eksperto sa direksyong ito ay aktibong nagtatrabaho sa pag-optimize ng mga teknikal na paraan, ang pangunahing kabilang sa mga ito ay mga micromechanical gyroscope.
