관성 항법이란 무엇입니까?
관성항법의 기초
관성 항법의 기본 원리는 다른 항법 방법의 기본 원리와 유사합니다. 이는 초기 위치, 초기 방향, 매 순간 모션의 방향 및 방향을 포함한 주요 정보를 획득하고 이러한 데이터를 점진적으로 통합(수학적 통합 작업과 유사)하여 방향 및 위치와 같은 탐색 매개변수를 정확하게 결정하는 데 의존합니다.
관성 항법에서 센서의 역할
움직이는 물체의 현재 방향(자세)과 위치 정보를 얻기 위해 관성 항법 시스템은 주로 가속도계와 자이로스코프로 구성된 일련의 중요한 센서를 사용합니다. 이 센서는 관성 기준 프레임에서 캐리어의 각속도와 가속도를 측정합니다. 그런 다음 데이터는 시간이 지남에 따라 통합되고 처리되어 속도와 상대 위치 정보를 도출합니다. 그 후, 이 정보는 초기 위치 데이터와 함께 항법 좌표계로 변환되어 항공사의 현재 위치를 결정하게 됩니다.
관성항법시스템의 작동원리
관성 항법 시스템은 독립형 내부 폐쇄 루프 항법 시스템으로 작동합니다. 운송업체가 이동하는 동안 오류를 수정하기 위해 실시간 외부 데이터 업데이트에 의존하지 않습니다. 따라서 단일 관성 항법 시스템은 단기 항법 작업에 적합합니다. 장기간 운용하려면 위성 기반 항법 시스템 등 다른 항법 방식과 결합해 누적된 내부 오류를 주기적으로 수정해야 한다.
관성 항법의 은폐성
천체 항법, 위성 항법, 무선 항법을 포함한 현대 항법 기술에서 관성 항법은 자율 항법으로 두드러집니다. 외부 환경에 신호를 내보내지도 않고 천체나 외부 신호에 의존하지도 않습니다. 결과적으로 관성 항법 시스템은 최고 수준의 은폐성을 제공하므로 최대한의 기밀성을 요구하는 애플리케이션에 이상적입니다.
관성 항법의 공식 정의
관성 항법 시스템(INS)은 자이로스코프와 가속도계를 센서로 사용하는 항법 매개변수 추정 시스템입니다. 이 시스템은 자이로스코프의 출력을 기반으로 항법 좌표계를 설정하는 동시에 가속도계의 출력을 활용하여 항법 좌표계에서 캐리어의 속도와 위치를 계산합니다.
관성항법의 응용
관성 기술은 항공우주, 항공, 해양, 석유 탐사, 측지학, 해양 측량, 지질 시추, 로봇공학, 철도 시스템 등 다양한 분야에서 광범위하게 응용되고 있습니다. 고급 관성 센서의 출현으로 관성 기술은 자동차 산업, 의료 전자 장치 등 다양한 분야로 그 유용성을 확장했습니다. 이러한 확장된 응용 범위는 다양한 응용 분야에 고정밀 탐색 및 위치 지정 기능을 제공하는 관성 항법의 점점 더 중추적인 역할을 강조합니다.
관성 유도의 핵심 구성 요소:광섬유 자이로스코프
광섬유 자이로스코프 소개
관성 항법 시스템은 핵심 구성 요소의 정확성과 정밀도에 크게 의존합니다. 이러한 시스템의 기능을 크게 향상시킨 구성 요소 중 하나는 광섬유 자이로스코프(FOG)입니다. FOG는 캐리어의 각속도를 놀라운 정확도로 측정하는 데 중추적인 역할을 하는 중요한 센서입니다.
광섬유 자이로스코프 작동
FOG는 레이저 빔을 두 개의 별도 경로로 분할하여 코일형 광섬유 루프를 따라 반대 방향으로 이동할 수 있게 하는 Sagnac 효과 원리로 작동합니다. FOG가 내장된 캐리어가 회전할 때 두 빔 사이의 이동 시간 차이는 캐리어 회전의 각속도에 비례합니다. 그런 다음 Sagnac 위상 변이로 알려진 이 시간 지연을 정밀하게 측정하여 FOG가 캐리어 회전에 관한 정확한 데이터를 제공할 수 있습니다.
광섬유 자이로스코프의 원리는 광검출기에서 광선을 방출하는 것과 관련됩니다. 이 광선은 커플러를 통과하여 한쪽 끝에서 들어오고 다른 쪽 끝에서 나옵니다. 그런 다음 광학 루프를 통해 이동합니다. 서로 다른 방향에서 오는 두 개의 빛줄기가 고리 속으로 들어가 주위를 돌면서 일관된 중첩을 완성합니다. 되돌아오는 빛은 강도를 감지하는 데 사용되는 발광 다이오드(LED)로 다시 들어갑니다. 광섬유 자이로스코프의 원리는 간단해 보일 수 있지만 가장 중요한 과제는 두 광선의 광학 경로 길이에 영향을 미치는 요소를 제거하는 것입니다. 이는 광섬유 자이로스코프 개발에서 직면한 가장 중요한 문제 중 하나입니다.
1: 초발광 다이오드 2: 광검출기 다이오드
3.광원 커플러 4.섬유 링 커플러 5.광섬유 링
광섬유 자이로스코프의 장점
FOG는 관성 항법 시스템에서 매우 귀중한 여러 가지 장점을 제공합니다. 이 제품은 탁월한 정확성, 신뢰성 및 내구성으로 유명합니다. 기계식 자이로와 달리 FOG에는 움직이는 부품이 없으므로 마모 위험이 줄어듭니다. 또한 충격과 진동에 강하므로 항공우주 및 방위 산업과 같은 까다로운 환경에 이상적입니다.
관성 항법에 광섬유 자이로스코프 통합
관성 항법 시스템은 높은 정밀도와 신뢰성으로 인해 점점 더 FOG를 통합하고 있습니다. 이 자이로스코프는 방향과 위치를 정확하게 결정하는 데 필요한 중요한 각속도 측정 기능을 제공합니다. FOG를 기존 관성 항법 시스템에 통합함으로써 운영자는 특히 극도의 정밀도가 필요한 상황에서 향상된 항법 정확도의 이점을 누릴 수 있습니다.
관성 항법에 광섬유 자이로스코프 적용
FOG의 포함으로 인해 다양한 영역에 걸쳐 관성 항법 시스템의 적용이 확장되었습니다. 항공우주 및 항공 분야에서 FOG 장착 시스템은 항공기, 드론 및 우주선을 위한 정밀한 항법 솔루션을 제공합니다. 또한 해상 항법, 지질 조사 및 고급 로봇 공학에 광범위하게 사용되어 이러한 시스템이 향상된 성능과 신뢰성으로 작동할 수 있도록 합니다.
광섬유 자이로스코프의 다양한 구조적 변형
광섬유 자이로스코프는 다양한 구조적 구성으로 제공되며, 현재 엔지니어링 영역에 진입하는 주요 구성은 다음과 같습니다.폐쇄 루프 편파 유지 광섬유 자이로스코프. 이 자이로스코프의 핵심은편파 유지 섬유 루프, 편파 유지 섬유와 정밀하게 설계된 프레임워크로 구성됩니다. 이 루프의 구성에는 4중 대칭 권선 방법이 포함되며, 고유한 밀봉 젤로 보완되어 고체 섬유 루프 코일을 형성합니다.
주요 특징편파 유지 광섬유 G이로코일
▶독특한 프레임워크 디자인:자이로스코프 루프는 다양한 유형의 편광 유지 섬유를 쉽게 수용할 수 있는 독특한 프레임워크 디자인이 특징입니다.
▶4중 대칭 와인딩 기술:4중 대칭 와인딩 기술은 Shupe 효과를 최소화하여 정확하고 안정적인 측정을 보장합니다.
▶고급 씰링 젤 재질:독특한 경화 기술과 결합된 고급 밀봉 젤 소재를 사용하면 진동에 대한 저항력이 향상되어 이러한 자이로스코프 루프가 까다로운 환경의 응용 분야에 이상적입니다.
▶고온 일관성 안정성:자이로스코프 루프는 높은 온도 일관성 안정성을 보여 다양한 열 조건에서도 정확성을 보장합니다.
▶간소화된 경량 프레임워크:자이로스코프 루프는 간단하면서도 가벼운 프레임워크로 설계되어 높은 처리 정밀도를 보장합니다.
▶일관된 와인딩 프로세스:권선 공정은 다양한 정밀 광섬유 자이로스코프의 요구 사항에 맞춰 안정적으로 유지됩니다.
참조
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