navegación inercial

El giroscopio MEMS de un solo eje de alto rendimiento MG-502 presenta una velocidad de datos máxima de 12 kHz, ancho de banda ajustable y precisión de salida de 24 bits, lo que lo convierte en una opción ideal para estabilización de cardán de drones, control de actitud y sistemas de navegación inercial. En los sistemas de drones modernos, la estabilidad de la actitud de vuelo es fundamental para la seguridad de la operación y la ejecución de misiones. Ya sea frente a flujos de aire turbulentos, cambios repentinos de carga o maniobras agresivas, la aeronave está constantemente sometida a movimientos angulares: cabeceo, alabeo y guiñada. Capturar y reaccionar a estos cambios dinámicos requiere un sensor preciso y de alta velocidad. Aquí es donde los giroscopios MEMS, como el MG-502, entran en escena como el "órgano sensorial" silencioso pero esencial de los drones.Precisión en un solo eje: el poder del MG-502A diferencia de las soluciones tradicionales de tres ejes, el MG-502 se centra en la precisión extrema a lo largo de un solo eje, lo que lo hace ideal para la integración en cardanes, plataformas de estabilización y subsistemas INS que requieren retroalimentación de alta precisión en una dirección de rotación.Las características principales incluyen:Captura de velocidad angular de alta velocidad: con velocidades de salida de datos configurables hasta 12 000 Hz, el MG-502 permite una respuesta ultrarrápida a los cambios angulares, lo que lo hace capaz de rastrear maniobras rápidas de drones sin demora.Resolución de salida de velocidad angular de 24 bits: combinada con factores de escala calibrados de fábrica, esto garantiza datos de velocidad angular de alta fidelidad para algoritmos de control de vuelo.Ancho de banda de salida ajustable de 12,5 Hz a 800 Hz: esto permite a los desarrolladores ajustar la supresión de ruido y la respuesta dinámica según la aplicación, ya sea una captura cinematográfica suave o una estabilización de vuelo ágil.Interfaz SPI con sincronización precisa: MG-502 admite la comunicación SPI Modo 3, lo que permite una integración confiable en tiempo real con las unidades de control de vuelo.Diseñado para la integración en el mundo realEl MG-502 no se trata solo de especificaciones internas: está diseñado teniendo en mente la integración a nivel de sistema:Paquete cerámico compacto de 48 pines: se monta fácilmente en PCB con interferencia de señal minimizada; el sensor admite un diseño robusto para diseños antivibración y sensibles a EMI.Funcionamiento energéticamente eficiente: con una entrada de 5 V y una corriente promedio de ~35 mA, se adapta bien a los presupuestos de energía de los UAV, incluidos los de los drones de larga resistencia.Opciones de sincronización configurables: los desarrolladores pueden elegir entre sincronización interna o señales de sincronización externas para alinear la salida de datos con los ciclos de fusión de sensores de todo el sistema, ideal para aplicaciones de navegación donde el tiempo es un factor crítico.Aplicaciones: Estabilidad diseñada para tareas críticasLos drones equipados con el MG-502 obtienen una ventaja significativa en:Estabilización del cardánLa salida de velocidad angular en tiempo real ayuda a impulsar una contrarrotación precisa en motores sin escobillas, cancelando eficazmente la vibración de la plataforma y mejorando la claridad de la imagen.Respaldo de navegación inercialCuando falla la señal GPS, la alta fidelidad de datos del MG-502 se incorpora a los algoritmos INS, lo que facilita la navegación de estima a corto plazo.Bucle de actitud de vueloIntegrado en el controlador de vuelo principal, el MG-502 proporciona retroalimentación esencial para que los controladores PID mantengan la estabilidad de balanceo/cabeceo/guiñada en condiciones impredecibles.Reflexiones finalesAunque los giroscopios MEMS de tres ejes acaparan titulares, a veces basta con un solo eje, siempre que sea lo suficientemente preciso. El giroscopio MEMS de un solo eje de alta precisión MG-502 combina una respuesta de datos ultrarrápida, ancho de banda configurable y fiabilidad de nivel industrial. Es la opción ideal para ingenieros de drones que buscan la máxima fidelidad de control en un eje crítico. En la lucha contra la gravedad y el caos, el MG-502 no solo mide la rotación: define la estabilidad.

Explore los principios de funcionamiento, las aplicaciones militares y civiles y las perspectivas de mercado de los giroscopios de fibra óptica (FOG) de grado táctico. Conozca productos de primera línea como el GF-3G70 y el GF-3G90, y descubra su papel en la industria aeroespacial, los UAV y más.1.IntroducciónEn el campo de la navegación inercial moderna, los giroscopios de fibra óptica (FOG) se han convertido en uno de los dispositivos más populares gracias a sus ventajas únicas. Hoy profundizaremos en sus principios de funcionamiento, el estado actual del mercado y las aplicaciones típicas de esta tecnología, con especial atención al rendimiento de los giroscopios de fibra óptica de grado táctico.2.Principios de funcionamiento de los giroscopios de fibra ópticaUn giroscopio de fibra óptica es un sensor de fibra óptica de estado sólido basado en el efecto Sagnac. Su componente principal es una bobina de fibra óptica, donde la luz emitida por un diodo láser se propaga en dos direcciones a lo largo de ella. Al girar el sistema, las trayectorias de propagación de los dos haces de luz producen una diferencia. Midiendo esta diferencia en la trayectoria óptica, se puede determinar con precisión el desplazamiento angular del componente sensible.En pocas palabras, imagine emitir dos haces de luz en direcciones opuestas sobre una pista circular. Cuando la pista está estacionaria, ambos haces regresan al punto de partida simultáneamente. Sin embargo, si la pista gira, la luz que se mueve en sentido contrario a la rotación recorrerá una distancia mayor que el otro haz. El giroscopio de fibra óptica calcula el ángulo de rotación midiendo esta mínima diferencia.3.Clasificación técnica y estado del mercadoSegún su método de funcionamiento, los giroscopios de fibra óptica se pueden dividir en:Giroscopio interferométrico de fibra óptica (I-FOG)Giroscopio de fibra óptica resonante (R-FOG)Giroscopio de fibra óptica con dispersión Brillouin (B-FOG)En términos de niveles de precisión, incluyen:Grado táctico de gama bajaGrado táctico de alta gamaGrado de navegaciónGrado de precisiónActualmente, el mercado de giroscopios de fibra óptica presenta características de doble uso para aplicaciones militares y civiles:Aplicaciones militares: Control de actitud para aviones de combate/misiles, navegación de tanques, medición del rumbo de submarinos, etc.Aplicaciones civiles: navegación de automóviles y aviones, medición de puentes, perforación petrolera, etc.Vale la pena señalar que los giroscopios de fibra óptica de precisión media a alta se utilizan principalmente en equipos militares de alta gama, como el aeroespacial, mientras que los productos de bajo costo y baja precisión se aplican ampliamente en campos civiles como la exploración petrolera, el control de actitud de aeronaves agrícolas y la robótica.4.Desafíos técnicos y tendencias de desarrolloLa clave para lograr giroscopios de fibra óptica de alta precisión radica en:1.Estudio del impacto de los dispositivos ópticos y los entornos físicos en el rendimiento.2.Supresión del ruido de intensidad relativa.Con el avance de la tecnología de integración optoelectrónica y las fibras ópticas especializadas, los giroscopios de fibra óptica están evolucionando rápidamente hacia la miniaturización y la reducción de costos. Los giroscopios de fibra óptica integrados, de alta precisión y miniaturizados se convertirán en la norma en el futuro.5.Productos recomendados de giroscopios de fibra óptica de grado tácticoTomando como ejemplo los productos de Micro-Magic Company, sus giroscopios de fibra óptica de grado táctico se caracterizan por su precisión media, bajo costo y larga vida útil, ofreciendo importantes ventajas de precio en el mercado. A continuación, se presentan dos productos populares:GF-3G70Características de rendimiento:Estabilidad de polarización: 0,02~0,05°/hAplicaciones típicas:Plataformas de control de vuelo/cápsulas electroópticasSistemas de navegación inercial (INS)/Unidades de medición inercial (IMU)Dispositivos de estabilización de plataformaSistemas de posicionamientoBuscadores del norteGF-3G90Características de rendimiento:Mayor estabilidad de polarización: 0,006~0,015°/hLarga vida útil, alta confiabilidad.Aplicaciones típicas:Control de vuelo de vehículos aéreos no tripuladosMapeo y medición inercial orbitalcápsulas electroópticasEstabilizadores de plataforma6.ConclusiónLa tecnología de giroscopios de fibra óptica reviste una importancia estratégica significativa para el desarrollo industrial, de defensa y tecnológico de un país. Con los avances tecnológicos y la expansión de sus aplicaciones, los giroscopios de fibra óptica desempeñarán un papel crucial en más campos. Los productos de grado táctico, con su excelente relación calidad-precio, se están aplicando ampliamente tanto en el mercado militar como en el civil.G-F3G70Giroscopio de fibra óptica de tres ejesG-F70ZKPrecisión media y altaGiroscopio de fibra ópticaG-F3G90Giroscopio de fibra óptica de tres ejes--

Se proporciona un análisis exhaustivo de los métodos de prueba para el sesgo (sesgo cero) y el factor de escala de los acelerómetros flexibles de cuarzo, incluyendo técnicas especializadas como la prueba de rodadura de cuatro puntos y la prueba de dos puntos, así como la fórmula de cálculo para la sensibilidad a la temperatura. Esto es aplicable a aplicaciones de alta precisión como la navegación inercial y las naves espaciales. El sesgo (sesgo cero) y el factor de escala de los acelerómetros flexibles de cuarzo determinan directamente la precisión de la medición y la estabilidad a largo plazo del acelerómetro, especialmente en aplicaciones de alta precisión como la navegación inercial y el control de actitud. Por lo tanto, son dos indicadores clave de rendimiento para la evaluación de los acelerómetros de cuarzo. La importancia fundamental del sesgo (sesgo cero) reside en el error inherente del sistema del acelerómetro, que provoca la desviación fundamental de todos los resultados de medición. Por ejemplo, si el sesgo cero es de 1 mg, el valor medido añadirá este error independientemente de la aceleración real. El sesgo cero también se desvía con factores como el tiempo, la temperatura y la vibración (estabilidad del sesgo cero). En los sistemas de navegación inercial, la deriva del cero se amplifica continuamente mediante operaciones de integración, lo que genera errores acumulativos de posición y velocidad. Las características de temperatura de los materiales de cuarzo también pueden provocar que el sesgo cero varíe con la temperatura (coeficiente de temperatura del sesgo cero), por lo que se necesitan algoritmos de compensación de temperatura para suprimir este efecto en aplicaciones de alta precisión. El factor de escala se refiere a la relación proporcional entre la señal de salida de un acelerómetro y la aceleración de entrada real. Un error en el factor de escala puede provocar una distorsión proporcional de los resultados de medición. La estabilidad del factor de escala afecta directamente al rendimiento del sistema en entornos de alto rango dinámico o temperatura variable. En la operación de integración de la aceleración de la navegación inercial, el error del factor de escala se integra dos veces, lo que amplifica aún más el error de posición. Por lo tanto, la razón por la que el sesgo y el factor de escala se han convertido en indicadores clave de rendimiento de los acelerómetros flexibles de cuarzo radica en que ambos son fuentes fundamentales de error y limitaciones clave para la estabilidad a largo plazo. En aplicaciones a nivel de sistema, el rendimiento de estos dos factores determina directamente si el acelerómetro puede cumplir con los requisitos de alta precisión y alta fiabilidad, especialmente en escenarios como la conducción no tripulada, naves espaciales, navegación submarina, etc., donde existe tolerancia cero a errores. Elprueba de sesgoSe puede realizar mediante dos métodos: prueba de rodadura de cuatro puntos (posiciones de 0°, 90°, 180° y 270°) o prueba de dos puntos (posiciones de 90° y 270°). La prueba del factor de escala se puede realizar mediante tres métodos: prueba de rodadura de cuatro puntos (posiciones de 0°, 90°, 180° y 270°), prueba de dos puntos (posiciones de 90° y 270°) y prueba de vibración. Tomando como ejemplo el método de prueba de rodadura de cuatro puntos, este artículo explica cómo obtener el sesgo y el factor de escala de un sensor de aceleración.  1.Métodos de prueba para sesgo y factores de escala: a)Instale el acelerómetro en un banco de pruebas específico (cabezal indexador de dientes múltiples).b)Iniciar el banco de pruebasdo)Gire el banco de pruebas en sentido horario hasta la posición 0°, estabilícelo y registre el resultado de varios conjuntos de productos probados según la frecuencia de muestreo especificada. Tome la media aritmética como resultado de la medición.d)Gire el banco de pruebas en sentido horario hasta la posición de 90°, estabilícelo y registre el resultado de varios conjuntos de productos probados según la frecuencia de muestreo especificada. Tome la media aritmética como resultado de la medición.mi)Gire el banco de pruebas 180° en sentido horario, estabilícelo y registre el resultado de varios conjuntos de productos probados según la frecuencia de muestreo especificada. Tome la media aritmética como resultado de la medición.F)Gire el banco de pruebas en sentido horario hasta la posición de 270°, estabilícelo y registre el resultado de varios conjuntos de productos probados según la frecuencia de muestreo especificada. Tome la media aritmética como resultado de la medición.gramo)Gire el banco de pruebas en sentido horario hasta la posición de 360° y luego en sentido antihorario para obtener ángulos de rotación de 270°, 180°, 90° y 0°. Tras la estabilización, registre el resultado de varios conjuntos de productos probados según la frecuencia de muestreo especificada y tome la media aritmética como resultado de la medición.h)Calcular el sesgo y el factor de escaladel producto probado utilizando la siguiente fórmula (1) y (2).K0 = -------------------------------------- (1) K1 =-------------------------------------- (2) Dónde:K0 -------SesgoK1 -------Factor de escala        -------El promedio total de lecturas de avance y retroceso en la posición 0°        -----La lectura promedio total de rotación hacia adelante y hacia atrás en la posición de 90°        --- La lectura promedio total de rotación hacia adelante y hacia atrás en la posición de 180°        --- El promedio total de lecturas para rotación hacia adelante y hacia atrás en la posición de 270° 2.Método de prueba para la sensibilidad a la temperatura de polarización y la sensibilidad a la temperatura del factor de escalaa)Iniciar el banco de pruebasb)Calcule los factores de sesgo y escala en cada punto de temperatura utilizando las fórmulas (1) y las fórmulas (2) a temperatura ambiente, la temperatura de funcionamiento límite superior especificada por el acelerómetro y la temperatura límite inferior especificada por el acelerómetro.do)Calcular elsensibilidad a la temperaturadel acelerómetro utilizando la siguiente fórmula (3) y (4):  ---------------------(3)dónde:---- Sensibilidad a la temperatura de polarización----Sesgo de la temperatura límite superior del sensor----Sesgo de la temperatura ambiente del sensor-----Sesgo de la temperatura límite inferior del sensor------Temperatura límite superior------Temperatura ambiente-------Temperatura límite inferior   ---------------------(4)Dónde:----Sensibilidad a la temperatura del factor de escala------Factor de escala----Factor de escala para la temperatura límite superior del sensor----Factor de escala de la temperatura ambiente del sensor-----Factor de escala para la temperatura límite inferior del sensor------Temperatura límite superior------Temperatura ambiente-------Temperatura límite inferiorAC-1Acelerómetro flexible de cuarzo AC-4Acelerómetro flexible de cuarzo