관성 항법 시스템 및 광섬유 자이로스코프 기술

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획기적인 기술 발전의 시대에 내비게이션 시스템은 특히 정밀성이 중요한 분야에서 수많은 발전을 주도하는 기초 기둥으로 등장했습니다.초보적인 천체 항법에서 정교한 관성 항법 시스템(INS)에 이르기까지의 여정은 탐사와 정확한 정확성을 향한 인류의 끈질긴 노력을 잘 보여줍니다.이 분석에서는 FOG(광섬유 자이로스코프)의 최첨단 기술과 광섬유 루프 유지에 있어서 편파의 중추적인 역할을 탐구하면서 INS의 복잡한 역학을 심층적으로 조사합니다.

1부: 관성항법시스템(INS) 해독:

관성 항법 시스템(INS)은 외부 신호와 관계없이 차량의 위치, 방향 및 속도를 정확하게 계산하는 자율 항법 보조 장치로 눈에 띕니다.이러한 시스템은 모션 및 회전 센서를 조화시키고 초기 속도, 위치 및 방향에 대한 계산 모델과 원활하게 통합됩니다.

전형적인 INS는 세 가지 기본 구성 요소를 포함합니다.

· 가속도계: 이러한 중요한 요소는 차량의 선형 가속도를 등록하여 동작을 측정 가능한 데이터로 변환합니다.
· 자이로스코프: 각속도를 결정하는 데 필수적인 이 구성 요소는 시스템 방향을 결정하는 데 중추적인 역할을 합니다.
· 컴퓨터 모듈: 실시간 위치 분석을 생성하기 위해 다면적인 데이터를 처리하는 INS의 신경 중심입니다.

INS는 외부 중단에 대한 내성을 갖추고 있어 국방 부문에 없어서는 안 될 요소입니다.그러나 이는 '드리프트'(점진적인 정확도 저하) 문제로 인해 오류 완화를 위한 센서 융합과 같은 정교한 솔루션이 필요합니다(Chatfield, 1997).

관성 항법 시스템 구성 요소 상호 작용

2부. 광섬유 자이로스코프의 작동 역학:

광섬유 자이로스코프(FOG)는 빛의 간섭을 활용하여 회전 감지의 혁신적인 시대를 예고합니다.정밀성을 핵심으로 하는 FOG는 항공우주 차량의 안정화 및 항법에 필수적입니다.

FOG는 회전하는 섬유 코일 내에서 반대 방향으로 이동하는 빛이 회전 속도 변화와 관련된 위상 변화를 나타내는 Sagnac 효과로 작동합니다.이 미묘한 메커니즘은 정확한 각속도 측정법으로 변환됩니다.

필수 구성 요소는 다음과 같습니다.

· 광원: 일관된 빛의 여정을 시작하는 시작점(일반적으로 레이저)입니다.
· 섬유 코일: 코일형 광도관으로 빛의 궤적을 연장시켜 사냑 효과를 증폭시킵니다.
· 광검출기: 이 구성 요소는 빛의 복잡한 간섭 패턴을 식별합니다.

광섬유 자이로스코프 작동 순서

3부: 광섬유 루프를 유지하는 편광의 중요성:

 

FOG의 핵심인 편광 유지(PM) 파이버 루프는 간섭 패턴 정밀도의 핵심 결정 요소인 빛의 균일한 편광 상태를 보장합니다.편광 모드 분산을 방지하는 이러한 특수 섬유는 FOG 감도와 데이터 신뢰성을 강화합니다(Kersey, 1996).

운영상의 긴급 상황, 물리적 속성, 체계적 조화에 따라 결정되는 PM 섬유의 선택은 전반적인 성능 지표에 영향을 미칩니다.

4부: 적용 및 경험적 증거:

FOG와 INS는 무인 공중 공격을 조율하는 것부터 예측 불가능한 환경 속에서도 영화적 안정성을 보장하는 것까지 다양한 응용 분야에서 공명을 찾습니다.그들의 신뢰성에 대한 증거는 NASA의 화성 탐사선에 배치되어 안전한 외계 항법을 용이하게 한다는 것입니다(Maimone, Cheng, and Matthies, 2007).

시장 궤적은 시스템 탄력성, 정밀 매트릭스 및 적응성 스펙트럼 강화를 목표로 하는 연구 벡터를 통해 이러한 기술의 급성장하는 틈새 시장을 예측합니다(MarketsandMarkets, 2020).

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참고자료:

  1. 챗필드, AB, 1997.고정밀 관성항법의 기초.우주 및 항공학의 발전, Vol.174. 버지니아주 레스턴: 미국 항공우주학회.
  2. Kersey, AD, et al., 1996. "광섬유 자이로: 20년간의 기술 발전"IEEE의 절차,84(12), pp. 1830-1834.
  3. Maimone, MW, Cheng, Y. 및 Matthies, L., 2007. "화성 탐사 로버의 시각적 주행 거리 측정 - 정확한 운전 및 과학 이미징을 보장하는 도구,"IEEE 로봇공학 및 자동화 매거진,14(2), pp. 54-62.
  4. MarketsandMarkets, 2020. "등급, 기술, 응용 프로그램, 구성 요소 및 지역별 관성 항법 시스템 시장 - 2025년까지 세계 예측."

 


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게시 시간: 2023년 10월 18일