Principio y aplicación del buscador de norte con giroscopio de fibra óptica
El buscador de norte es un tipo de brújula que se utiliza para determinar la dirección norte verdadero de una ubicación determinada. El buscador de norte giroscópico, también conocido como brújula giroscópica, es un sistema de medición inercial que utiliza el principio del giroscopio para determinar la dirección de proyección de la velocidad angular de rotación de la Tierra en el plano horizontal local (es decir, la posición norte verdadero). Su búsqueda del norte no requiere referencia externa.
El giroscopio de fibra óptica (FOG) es un nuevo tipo de giroscopio de estado sólido basado en el efecto Sagnac. Es un elemento de medición inercial sin componentes mecánicos giratorios, con ventajas como resistencia a impactos, alta sensibilidad, larga vida útil, bajo consumo de energía e integración fiable. Es un dispositivo inercial ideal para la nueva generación de sistemas de navegación inercial con correas.
En aplicaciones de búsqueda del norte basadas en giroscopios de fibra óptica, la mayoría de los métodos implican la rotación del FOG en un ángulo fijo y el cálculo del ángulo relativo a la dirección norte mediante la determinación del desplazamiento. Para apuntar al norte con precisión, también es necesario eliminar la deriva del FOG. Generalmente, se utiliza una plataforma giratoria, como se muestra en la Figura 1, para colocar el giroscopio de fibra óptica sobre una base móvil, con el plano de la base móvil paralelo al plano horizontal y el eje sensible del giroscopio de fibra óptica paralelo al plano de la base móvil. Al iniciar la búsqueda del norte, el giroscopio está en la posición 1 y su eje sensible es paralelo a la portadora. Suponiendo que el ángulo entre la dirección inicial del eje sensible del giroscopio de fibra óptica y la dirección norte verdadero es αEl valor de salida del giroscopio en la posición 1 es ω1; Luego gira la base 90° y medir el valor de salida del giroscopio en la posición 2 como ω2. Girar 90° dos veces en secuencia, girando a las posiciones 3 y 4 respectivamente, para obtener velocidades angulares ω3 y ω4.
Suponiendo que la latitud del punto de medición es φ，La rotación de la Tierra es 
,
Entonces:
Con este método de medición, se elimina el sesgo cero del giroscopio y no es necesario conocer la latitud del punto de medición. Si se conoce la latitud del punto de medición, solo las posiciones de medición 1 y 3 (o 2 y 4) permiten determinar el ángulo de rumbo.
El giroscopio de fibra óptica para el norte presenta una estructura sencilla y un excelente rendimiento, especialmente resistente a impactos y diversas condiciones ambientales adversas. Cuando la plataforma giratoria está en posición horizontal, proporciona el ángulo entre la portadora y el norte verdadero sin necesidad de introducir valores de latitud. En caso de que la plataforma giratoria no esté en posición estrictamente horizontal, la velocidad angular terrestre medida por el giroscopio de fibra óptica y el ángulo entre el giroscopio y el plano horizontal medido por el acelerómetro también se utilizan para calcular el ángulo entre la línea base de la portadora y el norte verdadero mediante cálculo informático. Al mismo tiempo, el acelerómetro también puede medir el ángulo de orientación del buscador de norte.
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