โซลูชันการนำทางเฉื่อยใยแก้วนำแสงในอากาศ

ระบบนำทางที่มีความแม่นยำสูงเป็นอุปกรณ์หลักในการควบคุมการนำทางของเครื่องบินและการโจมตีที่แม่นยำของระบบอาวุธแผนกระแสหลักของมันรวมถึงโครงร่างแพลตฟอร์มและโครงร่างสายรัด ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเฉื่อยของสายรัดและไจโรออปติก ทำให้สายรัดถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสนามบินด้วยข้อดีของความน่าเชื่อถือสูง ขนาดเล็กและเบา ใช้พลังงานต่ำ และต้นทุนต่ำ^[1-4]ปัจจุบัน ระบบนำทางแบบรัดลงในอากาศเป็นการผสมผสานกันระหว่างระบบนำทางด้วยเลเซอร์ไจโรแบบรัดลงและระบบนำทางด้วยไฟเบอร์ออปติกแบบรัดลง ในหมู่พวกเขา LN-100G ของ Northrop Grumman ระบบนำทางด้วยเลเซอร์ไจโรแบบรัดลง H-764G ของ Honeywell และไฟเบอร์ LN-251 ของ Northrop Grumman ระบบนำทางออปติกไจโรแบบรัดลงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฝูงบินเครื่องบินรบของอเมริกา^[1]บริษัท Northrop Grumman ได้พัฒนาระบบนำทาง LN-251 สำหรับเฮลิคอปเตอร์ที่มีสัญลักษณ์สำคัญคือไจโรใยแก้วนำแสงที่มีความแม่นยำสูง จากนั้นจึงพัฒนา LN-260 เพื่อปรับให้เข้ากับการนำทางของเครื่องบิน LN-260 ได้รับเลือกจากกองทัพอากาศสหรัฐสำหรับ การอัพเกรดระบบการบินของฝูงบินขับไล่ข้ามชาติ F-16 ก่อนการติดตั้ง ระบบ LN-260 ได้รับการทดสอบเพื่อให้ได้ตำแหน่งที่แม่นยำ 0.49n ไมล์ (CEP) ข้อผิดพลาดความเร็วเหนือ 1.86 ฟุต/วินาที (RMS) และ ข้อผิดพลาดของความเร็วไปทางตะวันออกที่ 2.43 ฟุต/วินาที (RMS) ในสภาพแวดล้อมที่มีไดนามิกสูง ดังนั้น ระบบนำทางเฉื่อยแบบสายรัดด้วยแสงจึงสามารถตอบสนองความต้องการในการปฏิบัติงานของเครื่องบินได้อย่างเต็มที่ในแง่ของความสามารถในการนำทางและการนำทาง^[1].

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบนำทางด้วยเลเซอร์ไจโรแบบรัดลง ระบบนำทางไจโรแบบรัดลงด้วยไฟเบอร์ออปติกมีข้อดีดังต่อไปนี้: 1) ไม่ต้องใช้การกระวนกระวายใจเชิงกล ลดความซับซ้อนของโครงสร้างระบบและความซับซ้อนของการออกแบบการลดการสั่นสะเทือน ลดน้ำหนักและการใช้พลังงาน และปรับปรุง ความน่าเชื่อถือของระบบนำทาง 2) สเปกตรัมความแม่นยำของไจโรใยแก้วนำแสงครอบคลุมระดับยุทธวิธีไปจนถึงระดับกลยุทธ์ และระบบนำทางที่สอดคล้องกันยังสามารถสร้างสเปกตรัมของระบบนำทางที่สอดคล้องกัน ครอบคลุมทุกอย่างตั้งแต่ระบบทัศนคติไปจนถึงระบบนำทางสำหรับระยะไกลระยะไกล เครื่องบินความอดทน 3) ปริมาตรของไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติกโดยตรงขึ้นอยู่กับขนาดของวงแหวนไฟเบอร์ด้วยการใช้ไฟเบอร์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางละเอียดที่โตเต็มที่ ปริมาตรของไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติกที่มีความแม่นยำเท่ากันจะมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ และการพัฒนาของแสงและการย่อขนาดเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

รูปแบบการออกแบบโดยรวม

ระบบนำทางไจโรแบบรัดลงด้วยไฟเบอร์ออปติกในอากาศพิจารณาการกระจายความร้อนของระบบและการแยกโฟโตอิเล็กทริกอย่างสมบูรณ์ และใช้รูปแบบ "สามช่อง"^[6,7]รวมถึงช่อง IMU ช่องอิเล็กทรอนิกส์และช่องไฟฟ้าสำรองช่อง IMU ประกอบด้วยโครงสร้างตัว IMU วงแหวนตรวจจับใยแก้วนำแสง และมาตรความเร่งแบบยืดหยุ่นควอตซ์ (ควอตซ์บวกมิเตอร์) ช่องอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยกล่องอิเล็กทริกไจโร บอร์ดแปลงมิเตอร์ คอมพิวเตอร์นำทางและบอร์ดอินเทอร์เฟซ และคู่มือสุขอนามัย บอร์ด; ช่องพลังงานสำรองประกอบด้วยโมดูลพลังงานสำรองแบบแพ็คเกจ, ตัวกรอง EMI, ตัวเก็บประจุแบบปล่อยประจุ กล่องไจโรโฟโตอิเล็กทริกและวงแหวนใยแก้วนำแสงในช่อง IMU ประกอบกันเป็นส่วนประกอบไจโร และมาตรความเร่งแบบยืดหยุ่นควอตซ์และแผ่นแปลงมิเตอร์ รวมกันเป็นส่วนประกอบของมาตรวัดความเร่ง^[8].

โครงร่างโดยรวมเน้นการแยกส่วนประกอบโฟโตอิเล็กทริกและการออกแบบโมดูลาร์ของแต่ละส่วนประกอบ และการออกแบบระบบออปติคัลและระบบวงจรแยกกันเพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายความร้อนโดยรวมและการปราบปรามการรบกวนข้ามเพื่อปรับปรุงความสามารถในการดีบั๊กและเทคโนโลยีการประกอบของ ผลิตภัณฑ์ ตัวเชื่อมต่อจะใช้ในการเชื่อมต่อแผงวงจรในห้องอิเล็กทรอนิกส์ และแหวนใยแก้วนำแสงและมาตรความเร่งในห้อง IMU จะถูกแก้ไขตามลำดับหลังจากสร้าง IMU แล้ว การประกอบทั้งหมดจะดำเนินการ

 แผงวงจรในช่องอิเล็กทรอนิกส์คือกล่องโฟโตอิเล็กทริกไจโรจากบนลงล่าง รวมถึงแหล่งกำเนิดแสงไจโร เครื่องตรวจจับและวงจรดิสชาร์จด้านหน้า บอร์ดแปลงตารางส่วนใหญ่จะทำการแปลงสัญญาณปัจจุบันของมาตรวัดความเร่งเป็นสัญญาณดิจิตอลให้เสร็จสมบูรณ์ โซลูชันการนำทางและ วงจรอินเทอร์เฟซประกอบด้วยบอร์ดอินเทอร์เฟซและบอร์ดโซลูชันการนำทาง บอร์ดอินเทอร์เฟซส่วนใหญ่เสร็จสิ้นการได้มาแบบซิงโครนัสของข้อมูลอุปกรณ์เฉื่อยแบบหลายช่องสัญญาณ การโต้ตอบของแหล่งจ่ายไฟและการสื่อสารภายนอก บอร์ดโซลูชันการนำทางส่วนใหญ่เสร็จสิ้นการนำทางเฉื่อยบริสุทธิ์และโซลูชันการนำทางแบบบูรณาการ ระบบนำทางด้วยดาวเทียม และส่งข้อมูลไปยังบอร์ดโซลูชันการนำทางและบอร์ดอินเทอร์เฟซเพื่อทำการนำทางแบบรวมให้สมบูรณ์ แหล่งจ่ายไฟสำรองและวงจรอินเทอร์เฟซเชื่อมต่อผ่านขั้วต่อ และแผงวงจรเชื่อมต่อผ่านขั้วต่อ

เทคโนโลยีที่สำคัญ

1. รูปแบบการออกแบบบูรณาการ

ระบบนำทางไจโรใยแก้วนำแสงในอากาศตระหนักถึงการตรวจจับการเคลื่อนไหวอิสระหกองศาของเครื่องบินผ่านการรวมเซ็นเซอร์หลายตัว ไจโรสามแกนและมาตรความเร่งสามแกนสามารถพิจารณาสำหรับการออกแบบการรวมที่สูง ลดการใช้พลังงาน ปริมาณและน้ำหนักสำหรับไฟเบอร์ออปติก ส่วนประกอบไจโรสามารถแบ่งปันแหล่งกำเนิดแสงเพื่อดำเนินการออกแบบการรวมสามแกน สำหรับส่วนประกอบมาตรวัดความเร่ง โดยทั่วไปจะใช้มาตรวัดความเร่งแบบยืดหยุ่นของควอตซ์ และวงจรการแปลงสามารถออกแบบได้สามวิธีเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีปัญหาเรื่องเวลา การซิงโครไนซ์ในการรับข้อมูลหลายเซ็นเซอร์สำหรับการอัปเดตทัศนคติแบบไดนามิกสูง ความสม่ำเสมอของเวลาสามารถรับประกันความถูกต้องของการอัปเดตทัศนคติได้

2. การออกแบบการแยกด้วยตาแมว

ไฟเบอร์ออปติกไจโรเป็นเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกที่ใช้เอฟเฟกต์ Sagnac เพื่อวัดอัตราเชิงมุม วงแหวนไฟเบอร์เป็นองค์ประกอบสำคัญของความเร็วเชิงมุมที่ละเอียดอ่อนของไฟเบอร์ไจโรสโคปมีบาดแผลจากเส้นใยหลายร้อยเมตรถึงหลายพันเมตร หากฟิลด์อุณหภูมิของวงแหวนใยแก้วนำแสงเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิที่แต่ละจุดของวงแหวนใยแก้วนำแสงจะเปลี่ยนไปตามเวลา และลำแสงของคลื่นแสงทั้งสองจะผ่านจุดนั้น ในเวลาต่างๆ กัน (ยกเว้นจุดกึ่งกลางของขดลวดใยแก้วนำแสง) พวกเขาพบเส้นทางแสงที่แตกต่างกัน ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของเฟส การเลื่อนเฟสแบบไม่กลับกันนี้แยกไม่ออกจากการเลื่อนเฟสของ Sagneke ที่เกิดจากการหมุนเพื่อปรับปรุงอุณหภูมิ ประสิทธิภาพของไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติก ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของไจโรสโคป หรือวงแหวนไฟเบอร์ จะต้องเก็บให้ห่างจากแหล่งความร้อน

สำหรับไจโรสโคปในตัวโฟโตอิเล็กทริก อุปกรณ์โฟโตอิเล็กทริกและแผงวงจรของไจโรสโคปจะอยู่ใกล้กับวงแหวนใยแก้วนำแสงเมื่อเซ็นเซอร์ทำงาน อุณหภูมิของอุปกรณ์จะเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง และส่งผลกระทบต่อวงแหวนใยแก้วนำแสงผ่านการแผ่รังสีและการนำ เพื่อแก้ปัญหาอิทธิพลของอุณหภูมิบนวงแหวนใยแก้วนำแสง ระบบจะใช้การแยกโฟโตอิเล็กทริกของ ไจโรสโคปใยแก้วนำแสงรวมถึงโครงสร้างเส้นทางแสงและโครงสร้างวงจร การแยกโครงสร้างสองชนิดที่เป็นอิสระระหว่างเส้นใยและการเชื่อมต่อสายท่อนำคลื่น หลีกเลี่ยงความร้อนจากกล่องแหล่งกำเนิดแสงที่ส่งผลต่อความไวในการถ่ายเทความร้อนของไฟเบอร์

3. การออกแบบการตรวจจับตัวเองเมื่อเปิดเครื่อง

ระบบนำทางไฟเบอร์ออปติกไจโรแบบรัดลงจำเป็นต้องมีฟังก์ชันทดสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้าด้วยตนเองบนอุปกรณ์เฉื่อย เนื่องจากระบบนำทางใช้การติดตั้งแบบรัดลงอย่างเดียวโดยไม่มีกลไกการเคลื่อนย้าย การทดสอบตัวเองของอุปกรณ์เฉื่อยจึงเสร็จสมบูรณ์โดยการวัดแบบคงที่ในสองส่วน ได้แก่ การทดสอบตัวเองในระดับอุปกรณ์และการทดสอบตัวเองในระดับระบบ โดยไม่มีการกระตุ้นการขนย้ายภายนอก

ERDI TECH LTD Soluzioni ต่อ le เทคนิคเฉพาะ