Ilmassa kulkeva kuituoptinen inertianavigointiratkaisu

Erittäin tarkka navigointijärjestelmä on lentokoneen navigoinnin ja sen asejärjestelmän tarkan hyökkäyksen ydinlaitteisto.Sen yleisimpiin järjestelmiin kuuluvat alustajärjestelmät ja strapdown-järjestelmät. Strapdown-inertiateknologian ja optisen gyroskoopin kehityksen myötä strapdownia on käytetty laajalti lentokentällä, ja sen etuja ovat korkea luotettavuus, kevyt ja pieni koko, alhainen virrankulutus ja alhaiset kustannukset.^[1-4].Tällä hetkellä ilmassa kulkeva strapdown-navigointijärjestelmä on yhdistelmä lasergyro-strapdown-navigointijärjestelmää ja kuituoptista gyrostrapdown-navigointijärjestelmää.Niiden joukossa Northrop Grummanin LN-100G, Honeywellin H-764G-lasergyro-strapdown-navigointijärjestelmä ja Northrop Grummanin LN-251 kuitu optista gyro-strapdown-navigointijärjestelmää on käytetty laajalti amerikkalaisessa hävittäjälentokoneessa^[1].Northrop Grumman Company kehitti helikopterille LN-251-navigointijärjestelmän, jossa on tärkeä merkki erittäin tarkasta valokuitugyroskoopista, ja kehitti sitten LN-260:n sopeutumaan lentokoneen navigointiin. Yhdysvaltain ilmavoimat valitsi LN-260:n monikansallisen F-16-hävittäjälaivaston avioniikkapäivitys. Ennen käyttöönottoa LN-260-järjestelmä testattiin saavuttamaan sijainnin tarkkuus 0,49 n mailia (CEP), pohjoiseen suuntautuvan nopeusvirheen 1,86 jalkaa/s (RMS) ja itään suuntautuva nopeusvirhe 2,43 jalkaa/s (RMS) erittäin dynaamisessa ympäristössä. Tästä syystä optinen strapdown-inertianavigointijärjestelmä voi täysin täyttää lentokoneen toiminnalliset vaatimukset navigoinnin ja opastuksen suhteen^[1].

Verrattuna lasergyrostrapdown-navigointijärjestelmään, kuituoptisella gyroskoopilla on seuraavat edut: 1) se ei vaadi mekaanista värinää, yksinkertaistaa järjestelmän rakennetta ja tärinänvaimennussuunnittelun monimutkaisuutta, vähentää painoa ja virrankulutusta sekä parantaa navigointijärjestelmän luotettavuus;2) Kuituoptisen gyron tarkkuusspektri kattaa taktisen tason strategiselle tasolle, ja sitä vastaava navigointijärjestelmä voi myös muodostaa vastaavan navigointijärjestelmän spektrin, joka kattaa kaiken asentojärjestelmästä navigointijärjestelmään pitkän matkan pitkän matkan kestävyyslentokone;3) Kuituoptisen gyroskoopin tilavuus riippuu suoraan kuiturenkaan koosta.Hienohalkaisijaisen kuidun kypsän sovelluksen myötä samalla tarkkuudella olevan kuituoptisen gyroskoopin tilavuus pienenee ja pienenee, ja valon ja miniatyrisoinnin kehitys on väistämätön trendi.

Yleinen suunnittelusuunnitelma

Ilmassa kulkeva kuituoptinen gyro-strapdown-navigointijärjestelmä ottaa täysin huomioon järjestelmän lämmönpoiston ja valosähköisen erotuksen ja ottaa käyttöön "kolmen ontelon" järjestelmän^[6,7], mukaan lukien IMU-ontelo, elektroniikkakammio ja toissijainen tehoontelo.IMU-ontelo koostuu IMU-runkorakenteesta, optisen kuidun anturirenkaasta ja kvartsista joustavasta kiihtyvyysmittarista (kvartsi plus mittari); Elektroninen ontelo koostuu gyro-valosähköisestä laatikosta, mittarin muunnoslevystä, navigointitietokoneesta ja liitäntälevystä sekä sanitaatiooppaasta. levy;Toissijainen tehoontelo käsittää pakatun toissijaisen tehomoduulin, EMI-suodattimen, varaus-purkauskondensaattorin. Valosähköinen gyro-laatikko ja optinen kuiturengas IMU-ontelossa muodostavat yhdessä gyrokomponentin sekä joustavan kvartsikiihtyvyysmittarin ja mittarin muunnoslevyn yhdessä muodostavat kiihtyvyysanturikomponentin^[8].

Kokonaissuunnitelmassa korostetaan valosähköisten komponenttien erottamista ja kunkin komponentin modulaarista rakennetta sekä optisen järjestelmän ja piirijärjestelmän erillistä suunnittelua, jotta varmistetaan yleinen lämmönpoisto ja ristihäiriöiden estäminen. tuote, liittimiä käytetään piirilevyjen kytkemiseen elektroniikkakammioon, ja IMU-kammion optisen kuiturenkaan ja kiihtyvyysmittarin virheenkorjaus tehdään vastaavasti.IMU:n muodostamisen jälkeen koko kokoonpano suoritetaan.

 Elektronisessa ontelossa oleva piirilevy on gyroskoopin valosähköinen laatikko ylhäältä alas, mukaan lukien gyroskoopin valonlähde, ilmaisin ja etupurkauspiiri; Taulukon muunnoslevy viimeistelee pääasiassa kiihtyvyysmittarin virtasignaalin muuntamisen digitaaliseksi signaaliksi; Navigointiratkaisu ja liitäntäpiiri sisältää liitäntäkortin ja navigointiratkaisulevyn, liitäntäkortti suorittaa pääosin monikanavaisen inertialaitteen datan synkronisen hankinnan, virtalähteen vuorovaikutuksen ja ulkoisen viestinnän, navigointiratkaisukortti täydentää pääasiassa puhtaan inertianavigoinnin ja integroidun navigointiratkaisun; opastaulu täydentää pääasiassa satelliittinavigointi, ja lähettää tiedot navigointiratkaisulevylle ja liitäntäkortille integroidun navigoinnin loppuunsaattamiseksi. Toissijainen virtalähde ja liitäntäpiiri on kytketty liittimen kautta, ja piirilevy on kytketty liittimen kautta.

Keskeiset tekniikat

1. Integroitu suunnittelusuunnitelma

Ilmassa kulkeva kuituoptinen gyro-navigointijärjestelmä toteuttaa lentokoneen kuuden vapausasteen liikkeentunnistuksen integroimalla useita antureita.Kolmeakselinen gyro ja kolmiakselinen kiihtyvyysmittari voidaan harkita integroidun suunnittelun, virrankulutuksen, tilavuuden ja painon vähentämiseksi.Kuituoptiikalle gyrokomponentti, se voi jakaa valonlähteen suorittaakseen kolmiakselisen integroinnin;Kiihtyvyysanturikomponentissa käytetään yleensä joustavaa kvartsikiihtyvyysmittaria, ja muunnospiiri voidaan suunnitella vain kolmella tavalla.On myös ajan ongelma. synkronointi usean sensorin tiedonkeruussa.Korkean dynaamisen asenteen päivityksessä ajallinen johdonmukaisuus voi varmistaa asenteen päivityksen tarkkuuden.

2. Valosähköinen erotussuunnittelu

Kuituoptinen gyro on Sagnac-ilmiöön perustuva kuituoptinen anturi kulmanopeuden mittaamiseen. Niiden joukossa kuiturengas on kuitugyroskoopin herkän kulmanopeuden avainkomponentti.Se on kierretty useista sadoista metreistä useisiin tuhansiin metriin kuitua. Jos valokuiturenkaan lämpötilakenttä muuttuu, lämpötila valokuiturenkaan jokaisessa pisteessä muuttuu ajan myötä ja kaksi valoaallon sädettä kulkee pisteen läpi. eri aikoina (paitsi valokuitukelan keskikohtaa) ne kokevat erilaisia ​​optisia polkuja, mikä johtaa vaihe-eroon, tämä ei-käänteinen vaihesiirto on mahdoton erottaa pyörimisen aiheuttamasta Sagneken vaihesiirrosta. Lämpötilan parantamiseksi kuituoptisen gyroskoopin suorituskyky, gyroskoopin ydinkomponentti, kuiturengas, on pidettävä poissa lämmönlähteestä.

Valosähköisessä integroidussa gyroskoopissa valosähköiset laitteet ja gyroskoopin piirilevyt ovat lähellä valokuiturengasta.Kun anturi toimii, itse laitteen lämpötila nousee jossain määrin ja vaikuttaa valokuiturenkaaseen säteilyn ja johtumisen kautta. Lämpötilan vaikutuksen ratkaisemiseksi valokuiturenkaaseen järjestelmä käyttää valosähköistä erotusta. valokuitugyroskooppi, mukaan lukien optisen polun rakenne ja piirirakenne, kahdenlainen rakenteesta riippumaton erotus kuidun ja aaltoputkilinjan välillä. Vältä valonlähdelaatikon lämpöä, joka vaikuttaa kuidun lämmönsiirtoherkkyyteen.

3. Käynnistettävä itsetunnistussuunnittelu

Kuituoptisessa gyro-strapdown-navigointijärjestelmässä on oltava sähköisen suorituskyvyn itsetestaustoiminto inertialaitteissa. Koska navigointijärjestelmä käyttää puhdasta strapdown-asennusta ilman transponointimekanismia, inertialaitteiden itsetesti suoritetaan staattisella mittauksella kahdessa osassa, nimittäin , laitetason itsetestaus ja järjestelmätason itsetesti ilman ulkoista transponointiherätystä.

ERDI TECH LTD Ratkaisut tietyn tekniikan mukaan