Vysoko presný navigačný systém je základným vybavením riadenia navigácie lietadla a presného útoku jeho zbraňového systému.Jeho hlavné schémy zahŕňajú schémy platforiem a schémy strapdown. S vývojom inerciálnej technológie strapdown a optického gyroskopu sa strapdown široko používa vo vzdušnom priestore s jeho výhodami vysokej spoľahlivosti, ľahkých a malých rozmerov, nízkej spotreby energie a nízkych nákladov.[1-4].V súčasnosti je letecký navigačný systém kombináciou laserového gyroskopického navigačného systému a gyroskopického navigačného systému s optickými vláknami. Medzi nimi je LN-100G Northrop Grumman, laserový gyroskopický navigačný systém Honeywell H-764G a vlákno LN-251 Northrop Grumman. Navigačný systém s optickým gyroskopom bol široko používaný v americkej flotile stíhacích lietadiel[1].Northrop Grumman Company vyvinula navigačný systém LN-251 pre helikoptéry s dôležitým symbolom vysoko presného gyroskopu z optických vlákien a potom vyvinula LN-260 na prispôsobenie sa navigácii lietadiel. LN-260 bol vybraný americkým letectvom pre modernizácia avioniky mnohonárodnej stíhacej flotily F-16. Pred nasadením bol systém LN-260 testovaný, aby dosiahol presnosť polohy 0,49 n míle (CEP), chybu severnej rýchlosti 1,86 stôp/s (RMS) a východná chyba rýchlosti 2,43 stôp/s (RMS) vo vysoko dynamickom prostredí. Optický inerciálny navigačný systém preto môže plne spĺňať prevádzkové požiadavky lietadla, pokiaľ ide o navigačné a navádzacie schopnosti.[1].
V porovnaní s laserovým gyroskopickým navigačným systémom má gyroskopický navigačný systém s optickými vláknami nasledujúce výhody: 1) nepotrebuje mechanické chvenie, zjednodušuje štruktúru systému a zložitosť návrhu na zníženie vibrácií, znižuje hmotnosť a spotrebu energie a zlepšuje spoľahlivosť navigačného systému;2) Presné spektrum gyroskopu z optických vlákien pokrýva taktickú úroveň až po strategickú úroveň a jeho zodpovedajúci navigačný systém môže tiež tvoriť zodpovedajúce spektrum navigačného systému, ktoré pokrýva všetko od polohového systému až po navigačný systém na veľké vzdialenosti. vytrvalostné lietadlo;3) Objem gyroskopu z optických vlákien priamo závisí od veľkosti prstenca vlákna.S vyspelou aplikáciou vlákna s jemným priemerom sa objem gyroskopu z optických vlákien s rovnakou presnosťou zmenšuje a zmenšuje a vývoj svetla a miniaturizácie je nevyhnutným trendom.
Celková schéma dizajnu
Vzdušný gyroskopický navigačný systém s optickými vláknami plne zohľadňuje rozptyl tepla systému a fotoelektrickú separáciu a prijíma „trojdutinovú“ schému[6,7]vrátane dutiny IMU, elektronickej dutiny a sekundárnej napájacej dutiny.Dutina IMU pozostáva zo štruktúry tela IMU, snímacieho krúžku z optických vlákien a kremenného flexibilného akcelerometra (quartz plus meter); Elektronická dutina pozostáva z gyroskopickej fotoelektrickej skrinky, dosky na konverziu merača, navigačného počítača a dosky rozhrania a sanitárneho sprievodcu. doska;Sekundárna napájacia dutina obsahuje zabalený sekundárny napájací modul, filter EMI, kondenzátor nabíjania a vybíjania.Gyroskopická fotoelektrická skrinka a krúžok z optického vlákna v dutine IMU spolu tvoria gyroskopický komponent a quartzový flexibilný akcelerometer a konverzná doska merača spolu tvoria zložku akcelerometra[8].
Celková schéma kladie dôraz na oddelenie fotoelektrických komponentov a modulárny dizajn každého komponentu a samostatný dizajn optického systému a systému obvodov, aby sa zabezpečil celkový odvod tepla a potlačenie krížového rušenia. V záujme zlepšenia laditeľnosti a technológie montáže Konektory sa používajú na pripojenie dosiek plošných spojov v elektronickej komore a prstenec z optických vlákien a akcelerometer v komore IMU sú odladené.Po vytvorení IMU sa vykoná celá montáž.
Doska plošných spojov v elektronickej dutine je gyroskopická fotoelektrická skrinka zhora nadol vrátane gyroskopického svetelného zdroja, detektora a obvodu predného výboja;Konverzná doska stola hlavne dokončuje konverziu signálu akcelerometra na digitálny signál;Navigačné riešenie a obvod rozhrania zahŕňa dosku rozhrania a dosku navigačného riešenia, doska rozhrania hlavne dokončuje synchrónne získavanie údajov viackanálového inerciálneho zariadenia, interakciu napájacieho zdroja a externú komunikáciu, doska navigačného riešenia dokončuje hlavne čisto inerciálnu navigáciu a integrované navigačné riešenie; Sprievodca doska dopĺňa hlavne satelitnú navigáciu a odošle informácie do dosky navigačného riešenia a dosky rozhrania na dokončenie integrovanej navigácie. Sekundárny napájací zdroj a obvod rozhrania sú pripojené cez konektor a doska s obvodmi je pripojená cez konektor.
Kľúčové technológie
1. Integrovaná schéma návrhu
Vzdušný gyroskopický navigačný systém s optickými vláknami realizuje detekciu pohybu lietadla v šiestich stupňoch voľnosti prostredníctvom integrácie viacerých senzorov. Trojosový gyroskop a trojosový akcelerometer možno považovať za vysoko integračný dizajn, ktorý znižuje spotrebu energie, objem a hmotnosť. Pre optické vlákna gyroskopický komponent, môže zdieľať svetelný zdroj na realizáciu trojosového integračného návrhu;Pre komponent akcelerometra sa vo všeobecnosti používa kremenný flexibilný akcelerometer a konverzný obvod môže byť navrhnutý iba tromi spôsobmi.Je tu tiež problém času synchronizácia pri multisenzorovom zbere dát.Pre vysoko dynamickú aktualizáciu polohy môže časová konzistencia zabezpečiť presnosť aktualizácie polohy.
2. Dizajn fotoelektrickej separácie
Gyroskop s optickými vláknami je optický senzor založený na Sagnacovom efekte na meranie uhlovej rýchlosti. Spomedzi nich je vláknitý krúžok kľúčovou zložkou citlivej uhlovej rýchlosti vláknového gyroskopu.Je navinuté od niekoľkých stoviek metrov až po niekoľko tisíc metrov vlákna. Ak sa teplotné pole prstenca optického vlákna mení, teplota v každom bode prstenca optického vlákna sa mení s časom a dva lúče svetelných vĺn prechádzajú bodom. v rôznych časoch (okrem stredného bodu cievky optického vlákna) zažívajú rôzne optické dráhy, čo vedie k fázovému rozdielu, tento nerecipročný fázový posun je nerozoznateľný od Sagnekeho fázového posunu spôsobeného rotáciou. Aby sa zlepšila teplota výkon gyroskopu s optickými vláknami, základná súčasť gyroskopu, prstenec s vláknami, musí byť udržiavaný mimo zdroja tepla.
V prípade fotoelektrického integrovaného gyroskopu sú fotoelektrické zariadenia a dosky plošných spojov gyroskopu blízko prstenca z optických vlákien.Keď snímač pracuje, teplota samotného zariadenia do určitej miery stúpne a ovplyvní prstenec optického vlákna prostredníctvom žiarenia a vedenia. Na vyriešenie vplyvu teploty na prstenec optického vlákna systém využíva fotoelektrickú separáciu gyroskop s optickým vláknom, vrátane štruktúry optickej dráhy a štruktúry obvodu, dva druhy nezávislého oddelenia štruktúry medzi vláknom a spojením vlnovodu. Vyhnite sa teplu zo zdroja svetla, ktoré ovplyvňuje citlivosť prenosu tepla vlákna.
3. Dizajn samodetekcie pri zapnutí
Gyroskopický navigačný systém s optickými vláknami musí mať funkciu samotestovania elektrického výkonu na inerciálnom zariadení. Pretože navigačný systém využíva čistú inštaláciu popruhu bez transpozičného mechanizmu, autotest inerciálnych zariadení je ukončený statickým meraním v dvoch častiach, a to , samočinný test na úrovni zariadenia a samočinný test na úrovni systému, bez externej transpozičnej excitácie.
ERDI TECH LTD Riešenia podľa špecifickej techniky
| číslo | Model produktu | Hmotnosť | Objem | 10 minút čistého INS | 30 minút čistého INS | ||||
| pozícia | Smerovanie | Postoj | pozícia | Smerovanie | Postoj | ||||
| 1 | F300F | < 1 kg | 92 * 92 * 90 | 500 m | 0,06 | 0,02 | 1,8 nm | 0,2 | 0,2 |
| 2 | F300A | < 2,7 kg | 138,5 * 136,5 * 102 | 300 m | 0,05 | 0,02 | 1,5 nm | 0,2 | 0,2 |
| 3 | F300D | < 5 kg | 176,8 * 188,8 * 117 | 200 m | 0,03 | 0,01 | 0,5 nm | 0,07 | 0,02 |
Čas aktualizácie: 28. mája 2023
