Koordinat sistemleri için artan gereksinimler, yeni navigasyon ilkelerinin geliştirilmesini gerektirmektedir. Özellikle, modernitenin dikte ettiği koşullardan biri, hedef nesnelerin konumunu ölçmek için nispeten bağımsız araçların getirilmesiydi. Bu yetenekler, radyo işaretçilerinden ve uydulardan gelen sinyal ihtiyacını ortadan kaldıran bir eylemsiz navigasyon sistemi tarafından sağlanır.
Teknolojiye genel bakış
Ataletsel navigasyon, mekanik yasalarına dayanır ve vücutların hareket parametrelerini yerleşik referans çerçevesine göre sabitlemenize olanak tanır. İlk kez, bu navigasyon ilkesi nispeten yakın zamanda gemi cayro pusulalarında uygulanmaya başlandı. Bu tür ölçüm cihazlarının geliştirilmesiyle ortaya çıktıcisimlerin ivmelerine dayalı olarak ölçülen parametreleri belirleyen bir teknik. Ataletsel navigasyon sistemi teorisi 1930'lara yaklaştıkça şekillenmeye başladı. O andan itibaren, bu alandaki araştırmacılar, mekanik sistemlerin kararlılık ilkelerine daha fazla dikkat etmeye başladılar. Uygulamada, bu kavramın uygulanması oldukça zordur, bu nedenle uzun süre sadece teorik biçimde kalmıştır. Ancak son yıllarda, bilgisayar tabanlı özel ekipmanların ortaya çıkmasıyla birlikte, havacılık, su mühendisliği vb. alanlarda ataletsel navigasyon araçları aktif olarak kullanıldı.
Sistem bileşenleri
Herhangi bir atalet sisteminin zorunlu öğeleri, hassas ölçüm cihazlarının ve bilgi işlem cihazlarının bloklarıdır. İlk eleman kategorisi, jiroskoplar ve ivmeölçerler ile temsil edilir ve ikincisi, belirli hesaplama algoritmalarını uygulayan bilgisayar ekipmanıdır. Yöntemin doğruluğu büyük ölçüde hassas cihazların özelliklerine bağlıdır. Örneğin, güvenilir veriler, yalnızca ivmeölçerlerle bağlantılı hassas tip jiroskoplarla ataletsel navigasyon sistemleri elde etmeyi mümkün kılar. Ancak bu durumda, teknik ekipmanın, ekipmanın büyük boyutundan bahsetmeden, elektromekanik doldurmanın yüksek karmaşıklığı şeklinde ciddi bir dezavantajı vardır.
Sistem nasıl çalışır
Atalet sistemini kullanarak koordinatları belirleme yöntemi, cisimlerin ivmesi ve bunların hızları hakkındaki verileri işlemektir.açısal hızlar. Bunun için yine, meta-konum, hareketin seyri, kat edilen mesafe ve hız hakkında bilgilerin üretildiği doğrudan hedef nesneye monte edilen hassas elemanlar kullanılır. Ek olarak, eylemsiz navigasyon sisteminin çalışma prensibi, bir nesneyi stabilize etmek ve hatta otomatik olarak kontrol etmek için araçların kullanılmasını mümkün kılar. Bu amaçlar için jiroskopik ekipmanlı lineer ivme sensörleri kullanılır. Bu cihazların yardımıyla, nesnenin yörüngesine göre çalışan bir rapor sistemi oluşturulur. Oluşturulan koordinat sistemine göre eğim ve dönüş açıları belirlenir. Bu teknolojinin avantajları arasında özerklik, otomasyon olasılığı ve yüksek derecede gürültü bağışıklığı yer alır.
Ataletsel navigasyon sistemlerinin sınıflandırılması
Temel olarak, dikkate alınan navigasyon sistemleri, platform ve bağlama (SINS) olarak ikiye ayrılır. İlki aynı zamanda coğrafi olarak da adlandırılır ve iki platform içerebilir. Biri jiroskoplar tarafından sağlanır ve atalet alanına yönlendirilir ve ikincisi ivmeölçerler tarafından kontrol edilir ve yatay düzleme göre dengelenir. Sonuç olarak, koordinatlar, iki platformun göreceli konumu hakkındaki bilgiler kullanılarak belirlenir. SINS modelleri teknolojik olarak daha gelişmiş olarak kabul edilir. Kayışlı atalet navigasyon sistemi, gyroplatformların kullanımındaki sınırlamalarla ilişkili dezavantajlardan yoksundur. hız vebu tür modellerdeki nesnelerin yerleri, aynı zamanda açısal yönde veri kaydedebilen dijital hesaplamaya kaydırılır. SINS sistemlerinin modern gelişimi, ilk verilerin doğruluğunu az altmadan hesaplama algoritmalarını optimize etmeyi amaçlar.
Platform sistemlerinin yönünü belirleme yöntemleri
Nesnenin dinamikleri hakkındaki ilk verileri belirlemek için platformlarla çalışan alaka düzeyini ve sistemleri kaybetmeyin. Şu anda, aşağıdaki platform atalet navigasyon modelleri başarıyla çalıştırılmaktadır:
- Geometrik sistem. Yukarıda açıklanan iki platformlu standart model. Bu tür sistemler son derece hassastır, ancak uzayda hareket eden yüksek manevra kabiliyetine sahip araçlara hizmet vermede sınırlamaları vardır.
- Analitik sistem. Ayrıca yıldızlara göre sabit olan ivmeölçerler ve jiroskoplar kullanır. Bu tür sistemlerin avantajları arasında füzeler, helikopterler ve avcı uçakları gibi manevra kabiliyetine sahip nesnelere etkin bir şekilde hizmet etme yeteneği yer alır. Ancak, askılı bir atalet navigasyon sistemi ile karşılaştırıldığında bile, analitik sistemler bir nesnenin dinamiğinin parametrelerini belirlemede düşük doğruluk gösterir.
- Yarı analitik sistem. Yerel ufuk alanında sürekli olarak stabilize olan tek bir platform tarafından sağlanır. Bu tabanda bir jiroskop ve bir ivmeölçer bulunur ve hesaplamalar çalışma platformunun dışında düzenlenir.
Atalet uydu sistemlerinin özellikleri
Bu, uydu sinyal kaynaklarının avantajlarını ve düşünülen atalet modellerini birleştiren gelecek vaat eden bir entegre navigasyon sistemleri sınıfıdır. Popüler uydu sistemlerinden farklı olarak, bu tür sistemler ayrıca açısal yönlendirme ile ilgili verileri kullanmayı ve navigasyon sinyallerinin yokluğunda bağımsız konumlandırma algoritmaları oluşturmayı mümkün kılar. Ek coğrafi konum bilgisi elde etmek, pahalı ekipmanı reddederek hassas eleman modellerini teknik olarak basitleştirmemizi sağlar. Ataletsel uydu navigasyon sisteminin avantajları, düşük ağırlık, küçük boyut ve basitleştirilmiş veri işleme şemalarını içerir. Öte yandan, MEMS jiroskoplarının kararsızlığı, veri belirlemede hataların birikmesine neden olur.
Atalet sistemlerinin uygulama alanları
Ataletsel navigasyon teknolojisinin potansiyel tüketicileri arasında çeşitli endüstrilerin temsilcileri vardır. Bu sadece uzay ve havacılık değil, aynı zamanda otomotiv (navigasyon sistemleri), robotik (kinematik özellikleri kontrol etme araçları), spor (hareket dinamiklerini belirleme), tıp ve hatta ev aletleri vb.
Sonuç
Kavramı geçen yüzyılda oluşmaya başlayan ataletsel navigasyon teorisi, bugün mekatroniğin tam teşekküllü bir bölümü olarak kabul edilebilir. Bununla birlikte, son başarılar, geleceğingörünür ve daha ilerici keşifler. Bu, atalet navigasyon sistemlerinin bilgisayar bilimi ve elektronik ile yakın etkileşimi ile kanıtlanmıştır. Teorik mekaniğe dayalı olarak ilgili teknolojilerin geliştirilmesi için alanı genişleten yeni iddialı görevler ortaya çıkıyor. Aynı zamanda, bu yöndeki uzmanlar, temelleri mikromekanik jiroskoplar olan teknik araçların optimize edilmesi üzerinde aktif olarak çalışıyorlar.
