Oro šviesolaidinės inercinės navigacijos sprendimas

Didelio tikslumo navigacinė sistema yra pagrindinė orlaivio navigacijos valdymo ir tikslios ginklų sistemos atakos įranga.Jo pagrindinės schemos apima platformų schemas ir strapdown schemas. Tobulėjant įtempimo inercinėms technologijoms ir optiniam giroskopui, strapdown buvo plačiai naudojamas oro erdvėje, o jo pranašumai yra didelis patikimumas, lengvas ir mažas dydis, mažas energijos suvartojimas ir maža kaina.^[1-4].Šiuo metu oro navigacijos sistema yra lazerinės giroskopinės navigacijos sistemos ir šviesolaidinės giroskopinės navigacijos sistemos derinys. Tarp jų yra Northrop Grumman LN-100G, Honeywell H-764G lazerinė giroskopinė navigacijos sistema ir Northrop Grumman LN-251 skaidulinė sistema. Optinė giroskopinė navigacijos sistema buvo plačiai naudojama Amerikos naikintuvų parke^[1]„Northrop Grumman Company“ sukūrė sraigtasparnio navigacijos sistemą LN-251 su svarbiu didelio tikslumo šviesolaidinio giroskopo simboliu, o vėliau sukūrė LN-260, kad būtų galima pritaikyti orlaivių navigacijai. LN-260 JAV oro pajėgos pasirinko. tarptautinio naikintuvo F-16 avionikos atnaujinimas. Prieš dislokavimą LN-260 sistema buvo išbandyta, kad būtų pasiektas 0,49 n mylios (CEP) padėties tikslumas, 1,86 pėdos per sekundę (RMS) greičio paklaida. 2,43 pėdų per sekundę (RMS) į rytus greičio paklaida labai dinamiškoje aplinkoje. Todėl optinė sujungimo inercinė navigacijos sistema gali visiškai patenkinti orlaivio eksploatacinius reikalavimus, susijusius su navigacijos ir vadovavimo galimybėmis.^[1].

Palyginti su lazerine giroskopine navigacijos sistema, šviesolaidinė giroskopinė navigacijos sistema turi šiuos privalumus: 1) jai nereikia mechaninio virpėjimo, supaprastina sistemos struktūrą ir vibracijos mažinimo dizaino sudėtingumą, sumažina svorį ir energijos sąnaudas bei pagerina navigacijos sistemos patikimumas; 2) šviesolaidinio giroskopo tikslumo spektras apima taktinį iki strateginio lygmens, o atitinkama navigacinė sistema taip pat gali sudaryti atitinkamą navigacijos sistemos spektrą, apimantį viską nuo požiūrio sistemos iki navigacijos sistemos, skirtos tolimojo nuotolio. ištvermingi lėktuvai;3) Šviesolaidinio giroskopo tūris tiesiogiai priklauso nuo šviesolaidinio žiedo dydžio.Brandžiai pritaikius smulkaus skersmens skaidulą, šviesolaidinio giroskopo tūris su tuo pačiu tikslumu vis mažėja, o šviesos ir miniatiūrizavimo plėtra yra neišvengiama tendencija.

Bendra dizaino schema

Oro šviesolaidinė giroskopinė navigacijos sistema visiškai atsižvelgia į sistemos šilumos išsklaidymą ir fotoelektrinį atskyrimą bei priima „trijų ertmių“ schemą.^[6,7], įskaitant IMU ertmę, elektroninę ertmę ir antrinę maitinimo ertmę.IMU ertmę sudaro IMU korpuso struktūra, optinio pluošto jutimo žiedas ir kvarcinis lankstus akselerometras (kvarcas plius matuoklis); Elektroninę ertmę sudaro giroskopinė fotoelektrinė dėžė, skaitiklio konvertavimo plokštė, navigacijos kompiuteris ir sąsajos plokštė bei sanitarijos vadovas. Plokštė; Antrinę galios ertmę sudaro supakuotas antrinis maitinimo modulis, EMI filtras, įkrovimo-iškrovimo kondensatorius. Giroskopinė fotoelektrinė dėžutė ir optinio pluošto žiedas IMU ertmėje kartu sudaro giroskopo komponentą, kvarcinį lankstų akselerometrą ir skaitiklio konversijos plokštę. kartu sudaro akselerometro komponentą^[8].

Bendroje schemoje pabrėžiamas fotoelektrinių komponentų atskyrimas ir kiekvieno komponento modulinė konstrukcija bei atskiras optinės sistemos ir grandinės sistemos dizainas, siekiant užtikrinti bendrą šilumos išsklaidymą ir kryžminių trukdžių slopinimą. gaminys, jungtys naudojamos grandinių plokštėms prijungti elektroninėje kameroje, o optinio pluošto žiedas ir akselerometras IMU kameroje atitinkamai derinami.Suformavus IMU, atliekamas visas surinkimas.

 Elektroninėje ertmėje esanti plokštė yra giroskopo fotoelektrinė dėžutė iš viršaus į apačią, įskaitant giroskopo šviesos šaltinį, detektorių ir priekinę iškrovos grandinę; Lentelės konvertavimo plokštė daugiausia užbaigia akselerometro srovės signalo konvertavimą į skaitmeninį signalą; Navigacijos sprendimas ir sąsajos grandinę sudaro sąsajos plokštė ir navigacijos sprendimo plokštė, sąsajos plokštė daugiausia užbaigia sinchroninį kelių kanalų inercinio įrenginio duomenų gavimą, maitinimo šaltinio sąveiką ir išorinį ryšį, navigacijos sprendimų plokštė daugiausia užbaigia gryną inercinę navigaciją ir integruotą navigacijos sprendimą; Vadovo lenta daugiausia užbaigia palydovinė navigacija ir siunčia informaciją į navigacijos sprendimų plokštę ir sąsajos plokštę, kad užbaigtų integruotą navigaciją. Antrinis maitinimo šaltinis ir sąsajos grandinė yra sujungti per jungtį, o plokštė prijungta per jungtį.

Pagrindinės technologijos

1. Integruota projektavimo schema

Oro šviesolaidinė giroskopinė navigacijos sistema užtikrina orlaivio šešių laisvės laipsnių judesio aptikimą integruojant kelis jutiklius. Trijų ašių giroskopas ir trijų ašių pagreičio matuoklis gali būti naudojamas siekiant gerai integruoto dizaino, sumažinti energijos suvartojimą, tūrį ir svorį. Giroskopo komponentas gali dalytis šviesos šaltiniu, kad būtų galima atlikti trijų ašių integravimo dizainą;Pagreičio matuoklio komponentui paprastai naudojamas lankstus kvarcinis akselerometras, o konversijos grandinė gali būti suprojektuota tik trimis būdais. Taip pat yra laiko problema. sinchronizavimas renkant duomenis iš kelių jutiklių.Norint atnaujinti dinamišką požiūrį, laiko nuoseklumas gali užtikrinti požiūrio atnaujinimo tikslumą.

2. Fotoelektrinio atskyrimo projektavimas

Šviesolaidinis giroskopas yra šviesolaidinis jutiklis, pagrįstas Sagnac efektu, skirtas matuoti kampinį greitį. Be to, pluošto žiedas yra pagrindinė jautraus šviesolaidinio giroskopo kampinio greičio sudedamoji dalis.Jis apvyniotas nuo kelių šimtų metrų iki kelių tūkstančių metrų pluošto. Jei keičiasi optinio pluošto žiedo temperatūros laukas, temperatūra kiekviename optinio pluošto žiedo taške kinta laikui bėgant, o du šviesos bangų pluoštai praeina per tašką. skirtingu metu (išskyrus šviesolaidžio ritės vidurinį tašką) jie patiria skirtingus optinius kelius, todėl susidaro fazių skirtumas, šis neabipusis fazės poslinkis nesiskiria nuo Sagneke fazės poslinkio, kurį sukelia sukimasis. Siekiant pagerinti temperatūrą šviesolaidinio giroskopo veikimas, pagrindinis giroskopo komponentas, pluošto žiedas, turi būti atokiai nuo šilumos šaltinio.

Fotoelektrinio integruoto giroskopo fotoelektriniai įtaisai ir giroskopo plokštės yra arti optinio pluošto žiedo.Kai jutiklis veikia, paties prietaiso temperatūra tam tikru mastu pakils ir paveiks optinio pluošto žiedą per spinduliavimą ir laidumą. Siekiant išspręsti temperatūros įtaką optinio pluošto žiedui, sistema naudoja fotoelektrinį skaidulų atskyrimą. optinio pluošto giroskopas, įskaitant optinio kelio struktūrą ir grandinės struktūrą, dviejų rūšių nepriklausomą skaidulų ir bangolaidžio linijos atskyrimą. Venkite šviesos iš šviesos šaltinio dėžutės, turinčios įtakos pluošto šilumos perdavimo jautrumui.

3. Įjungimo savaiminio aptikimo dizainas

Skaidulinės optikos giroskopo sujungimo navigacinė sistema turi turėti inercinio įrenginio elektrinio veikimo savitikros funkciją. Kadangi navigacinė sistema naudoja gryną sujungimo įrenginį be perkėlimo mechanizmo, inercinių įtaisų savikontrolė užbaigiama statiniu matavimu iš dviejų dalių, t. , įrenginio lygio savikontrolė ir sistemos lygio savikontrolė, be išorinio transpozicijos sužadinimo.

ERDI TECH LTD Konkrečios technikos sprendimai