Giroscopios de fibra óptica para navegación inercial

Puntos clave

1. ¿Qué es la navegación inercial?

Para entender qué es la navegación inercial, primero debemos dividir la frase en dos partes, es decir, navegación + inercia.
La navegación, en términos simples, resuelve el problema de llegar de un lugar a otro, indicando la dirección, típicamente la brújula.
La inercia, derivada originalmente de la mecánica newtoniana, se refiere a la propiedad de un objeto de mantener su estado de movimiento. Su función es registrar la información del estado de movimiento del objeto.
Se utiliza un ejemplo sencillo para ilustrar la navegación inercial. Un niño y un amigo juegan a la entrada de una habitación cubierta de baldosas y caminan sobre ellas hacia el otro lado siguiendo ciertas reglas: uno hacia adelante, tres hacia la izquierda, cinco hacia adelante, dos hacia la derecha… Cada paso tiene la longitud de una baldosa, y quienes estén fuera de la habitación pueden obtener su trayectoria completa dibujando la longitud y la ruta correspondientes en el papel. No necesita ver la habitación para saber la posición, la velocidad, etc. del niño.
El principio básico de la navegación inercial y otros tipos de navegación es básicamente el siguiente: conocer la posición inicial, la orientación inicial (actitud), la dirección y el sentido del movimiento en cada momento, y avanzar ligeramente. Sumar estos datos (que corresponde a la operación de integración matemática) y obtener la orientación, la posición y demás información.
¿Cómo obtener la orientación (actitud) y la posición actual del objeto en movimiento? Se requieren numerosos sensores. En la navegación inercial se utilizan instrumentos inerciales: acelerómetro y giroscopio.
La navegación inercial utiliza un giroscopio y un acelerómetro para medir la velocidad angular y la aceleración del portador en el marco de referencia inercial, e integra y calcula el tiempo para obtener la velocidad y la posición relativa, y la transforma en el sistema de coordenadas de navegación, de modo que la posición actual del portador se puede obtener combinando la información de posición inicial.
La navegación inercial es un sistema interno de bucle cerrado, sin entrada de datos externos para corregir errores durante el movimiento del portaaviones. Por lo tanto, un solo sistema de navegación inercial solo puede utilizarse durante periodos cortos de navegación. Para sistemas con un funcionamiento prolongado, es necesario corregir periódicamente el error interno acumulado mediante navegación por satélite.

2. Giroscopios en la navegación inercial

La tecnología de navegación inercial se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial, la navegación por satélite, los vehículos aéreos no tripulados (UAV) y otros campos, gracias a su alto grado de ocultación y su completa capacidad autónoma para obtener información de movimiento. Especialmente en el campo de los microdrones y la conducción autónoma, la tecnología de navegación inercial puede proporcionar información precisa de dirección y velocidad, y desempeña un papel fundamental en condiciones complejas o cuando otras señales de navegación auxiliares externas no aprovechan las ventajas de la navegación autónoma en el entorno para lograr una medición fiable de la actitud y la posición. Como componente importante de los sistemas de navegación inercial, el giroscopio de fibra óptica desempeña un papel decisivo en su capacidad de navegación. Actualmente, se comercializan principalmente giroscopios de fibra óptica y giroscopios MEMS. Si bien la precisión del giroscopio de fibra óptica es alta, todo su sistema está compuesto por acopladores.
Los moduladores, anillos de fibra óptica y otros componentes discretos, que resultan en un gran volumen y un alto costo, no cumplen con los requisitos de miniaturización y bajo costo en micro UAV, vehículos no tripulados y otros campos, lo que limita considerablemente su aplicación. Si bien el giroscopio MEMS puede miniaturizarse, su precisión es baja. Además, presenta partes móviles, baja resistencia a impactos y vibraciones, y es difícil de aplicar en entornos hostiles.

3 Resumen

El giroscopio de fibra óptica GF70ZK de Micro-Magic Inc está especialmente diseñado de acuerdo con el concepto de giroscopios de fibra óptica tradicionales, con un tamaño pequeño de 70*70*32 mm; Peso ligero, menor o igual a 250 g; Bajo consumo de energía, menor o igual a 4 W; Inicio rápido, el tiempo de inicio es de solo 5 segundos; Este giroscopio de fibra óptica es fácil de operar y fácil de usar, y es ampliamente utilizado en INS, IMU, sistema de posicionamiento, sistema de búsqueda del norte, estabilidad de plataforma y otros campos.
La estabilidad de polarización cero de nuestro GF80 se encuentra entre 0,01 y 0,02. La principal diferencia entre estos dos giroscopios de fibra óptica radica en el rango de medición. Nuestro giroscopio de fibra óptica se puede utilizar en navegación inercial. Puede elegir el modelo más adecuado según la precisión y el rango de medición. Puede consultarnos en cualquier momento para obtener más información técnica.