راه حل ناوبری اینرسی فیبر نوری هوابرد

سیستم ناوبری با دقت بالا تجهیزات اصلی کنترل ناوبری هواپیما و حمله دقیق سیستم تسلیحاتی آن است.طرح‌های جریان اصلی آن شامل طرح‌های پلت فرم و طرح‌های استراپ‌داون است. با توسعه فناوری اینرسی استراپ‌داون و ژیروسکوپ نوری، استراپ‌داون به طور گسترده‌ای در زمینه هوابرد با مزایای آن از قابلیت اطمینان بالا، اندازه سبک و کوچک، مصرف انرژی کم و هزینه کم استفاده شده است.^[1-4]در حال حاضر، سیستم ناوبری استرپ داون هوابرد ترکیبی از سیستم ناوبری استرپ داون ژیروسکوپ لیزری و سیستم ناوبری استرپ داون ژیروسکوپ فیبر نوری است. از جمله آنها، LN-100G نورث روپ گرومن، سیستم ناوبری استرپ داون لیزری ژیروسکوپ H-764G هانیول و سیستم ناوبری استرپ داون فیبر نوری و نورث سیستم ناوبری ژیروسکوپی اپتیکال به طور گسترده در ناوگان هواپیماهای جنگنده آمریکا استفاده شده است^[1]شرکت نورتروپ گرومن سیستم ناوبری LN-251 را برای هلیکوپتر با نماد مهم ژیروسکوپ فیبر نوری با دقت بالا توسعه داد و سپس LN-260 را برای انطباق با ناوبری هواپیما توسعه داد. LN-260 توسط نیروی هوایی ایالات متحده برای ارتقای اویونیک ناوگان جنگنده چندملیتی F-16. قبل از استقرار، سیستم LN-260 برای دستیابی به دقت موقعیت 0.49n مایل (CEP)، خطای سرعت شمال 1.86ft/s (RMS) و خطای سرعت به شرق 2.43 فوت بر ثانیه (RMS) در یک محیط بسیار پویا. بنابراین، سیستم ناوبری اینرسیال اپتیکال می تواند به طور کامل نیازهای عملیاتی هواپیما را از نظر قابلیت ناوبری و هدایت برآورده کند.^[1].

در مقایسه با سیستم ناوبری ژیروسکوپ استرپ داون لیزری، سیستم ناوبری ژیروسکوپ استرپ داون فیبر نوری دارای مزایای زیر است: 1) به لرزش مکانیکی نیاز ندارد، ساختار سیستم و پیچیدگی طراحی کاهش ارتعاش را ساده می کند، وزن و مصرف انرژی را کاهش می دهد و بهبود می بخشد. قابلیت اطمینان سیستم ناوبری؛ 2) طیف دقیق ژیروسکوپ فیبر نوری سطح تاکتیکی تا سطح استراتژیک را پوشش می دهد، و سیستم ناوبری مربوطه آن نیز می تواند یک طیف سیستم ناوبری متناظر را تشکیل دهد که همه چیز را از سیستم نگرش گرفته تا سیستم ناوبری برای دوربرد طولانی پوشش می دهد. هواپیمای استقامتی؛ 3) حجم ژیروسکوپ فیبر نوری به طور مستقیم به اندازه حلقه فیبر بستگی دارد.با کاربرد بالغ فیبر با قطر ریز، حجم ژیروسکوپ فیبر نوری با همان دقت کوچکتر و کوچکتر می شود و توسعه نور و کوچک سازی یک روند اجتناب ناپذیر است.

طرح کلی طراحی

سیستم ناوبری ژیروسکوپی فیبر نوری هوابرد به طور کامل اتلاف گرمای سیستم و جداسازی فوتوالکتریک را در نظر می گیرد و طرح "سه حفره" را اتخاذ می کند.^[6،7]از جمله حفره IMU، حفره الکترونیکی و حفره برق ثانویه.حفره IMU از ساختار بدنه IMU، حلقه حسگر فیبر نوری و شتاب سنج انعطاف پذیر کوارتز (کوارتز بعلاوه متر) تشکیل شده است؛ حفره الکترونیکی شامل یک جعبه فوتوالکتریک ژیروسکوپ، یک برد تبدیل متر، یک کامپیوتر ناوبری و برد رابط، و یک راهنمای بهداشتی است. برد؛ حفره برق ثانویه شامل یک ماژول برق ثانویه بسته بندی شده، فیلتر EMI، خازن شارژ-تخلیه می باشد. جعبه فوتوالکتریک ژیروسکوپ و حلقه فیبر نوری در حفره IMU با هم جزء ژیروسکوپ و شتاب سنج انعطاف پذیر کوارتز و صفحه تبدیل متر را تشکیل می دهند. با هم جزء شتاب سنج را تشکیل می دهند^[8].

طرح کلی بر جداسازی اجزای فوتوالکتریک و طراحی مدولار هر جزء، و طراحی جداگانه سیستم نوری و سیستم مدار برای اطمینان از اتلاف حرارت کلی و سرکوب تداخل متقاطع تأکید دارد. به منظور بهبود اشکال زدایی و فن آوری مونتاژ محصول، کانکتورها برای اتصال بردهای مدار در محفظه الکترونیکی استفاده می شوند و حلقه فیبر نوری و شتاب سنج در محفظه IMU به ترتیب اشکال زدایی می شوند.پس از تشکیل IMU، کل مونتاژ انجام می شود.

 برد مدار در حفره الکترونیکی جعبه فوتوالکتریک ژیروسکوپی از بالا به پایین است، از جمله منبع نور ژیروسکوپ، آشکارساز و مدار تخلیه جلو؛ برد تبدیل جدول عمدتاً تبدیل سیگنال جریان شتاب سنج به سیگنال دیجیتال را تکمیل می کند؛ راه حل ناوبری و مدار رابط شامل برد رابط و برد راه‌حل ناوبری است، برد رابط عمدتاً جمع‌آوری همزمان داده‌های دستگاه اینرسی چند کانالی، تعامل منبع تغذیه و ارتباطات خارجی را تکمیل می‌کند، برد راه‌حل ناوبری عمدتاً ناوبری اینرسی خالص و راه‌حل ناوبری یکپارچه را تکمیل می‌کند؛ برد راهنما عمدتاً کامل می‌کند. ناوبری ماهواره ای، و اطلاعات را به برد راه حل ناوبری و برد رابط ارسال می کند تا ناوبری یکپارچه را تکمیل کند. منبع تغذیه ثانویه و مدار رابط از طریق کانکتور متصل می شوند و برد مدار از طریق کانکتور متصل می شوند.

فن آوری های کلیدی

1. طرح طراحی یکپارچه

سیستم ناوبری ژیروسکوپ فیبر نوری هوابرد تشخیص حرکت شش درجه آزادی هواپیما را از طریق ادغام چندین سنسور درک می کند. ژیروسکوپ سه محوره و شتاب سنج سه محوره را می توان برای طراحی یکپارچه بالا، کاهش مصرف انرژی، حجم و وزن در نظر گرفت. برای فیبر نوری جزء ژیروسکوپی، می تواند منبع نور را برای اجرای طرح ادغام سه محوره به اشتراک بگذارد؛ برای جزء شتاب سنج، شتاب سنج انعطاف پذیر کوارتز به طور کلی استفاده می شود و مدار تبدیل را فقط می توان به سه روش طراحی کرد. همچنین مشکل زمان وجود دارد. همگام سازی در جمع آوری داده های چند سنسوریبرای به روز رسانی نگرش پویا بالا، ثبات زمانی می تواند دقت به روز رسانی نگرش را تضمین کند.

2. طراحی جداسازی فوتوالکتریک

ژیروسکوپ فیبر نوری یک حسگر فیبر نوری بر اساس اثر ساگناک برای اندازه گیری نرخ زاویه ای است. در میان آنها حلقه فیبر جزء کلیدی سرعت زاویه ای حساس فیبر ژیروسکوپ است.از چند صد متر تا چندین هزار متر فیبر پیچیده می شود. اگر میدان دمایی حلقه فیبر نوری تغییر کند، دما در هر نقطه از حلقه فیبر نوری با گذشت زمان تغییر می کند و دو پرتو موج نور از نقطه عبور می کند. در زمان های مختلف (به جز نقطه میانی سیم پیچ فیبر نوری)، آنها مسیرهای نوری متفاوتی را تجربه می کنند و در نتیجه اختلاف فاز ایجاد می شود، این تغییر فاز غیر متقابل از تغییر فاز ساگنکه ناشی از چرخش قابل تشخیص نیست. به منظور بهبود دما. عملکرد ژیروسکوپ فیبر نوری، جزء اصلی ژیروسکوپ، حلقه فیبر، باید از منبع گرما دور نگه داشته شود.

برای ژیروسکوپ یکپارچه فوتوالکتریک، دستگاه های فوتوالکتریک و تخته های مدار ژیروسکوپ نزدیک به حلقه فیبر نوری هستند.هنگامی که سنسور کار می کند، دمای خود دستگاه تا حدی افزایش می یابد و حلقه فیبر نوری را از طریق تشعشع و هدایت تحت تاثیر قرار می دهد. برای حل تاثیر دما بر حلقه فیبر نوری، سیستم از جداسازی فوتوالکتریک استفاده می کند. ژیروسکوپ فیبر نوری، از جمله ساختار مسیر نوری و ساختار مدار، دو نوع ساختار جداسازی مستقل، بین فیبر و اتصال خط موجبر. اجتناب از گرما از جعبه منبع نور که بر حساسیت انتقال حرارت فیبر تأثیر می گذارد.

3. طراحی خودکار روشن

سیستم ناوبری ژیروسکوپی فیبر نوری باید عملکرد خودآزمایی عملکرد الکتریکی در دستگاه اینرسی را داشته باشد. از آنجایی که سیستم ناوبری نصب نواری خالص بدون مکانیسم جابجایی را اتخاذ می کند، خودآزمایی دستگاه های اینرسی با اندازه گیری استاتیک در دو بخش تکمیل می شود. ، خودآزمایی در سطح دستگاه و خودآزمایی در سطح سیستم، بدون تحریک انتقال خارجی.

ERDI TECH LTD Soluzioni per le techniche خاص