اشترك في وسائل التواصل الاجتماعي الخاصة بنا للحصول على مشاركة سريعة
في عصر الخطوات التكنولوجية الرائدة، ظهرت أنظمة الملاحة كركائز أساسية، مما أدى إلى العديد من التطورات، وخاصة في القطاعات الدقيقة الحرجة. الرحلة من الملاحة السماوية البدائية إلى أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي المتطورة (INS) تجسد مساعي البشرية الدؤوبة للاستكشاف وتحديد الدقة. يتعمق هذا التحليل في آليات INS المعقدة، ويستكشف التكنولوجيا المتطورة لجيروسكوبات الألياف الضوئية (FOGs) والدور المحوري للاستقطاب في الحفاظ على حلقات الألياف.
الجزء الأول: فك رموز أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS):
تبرز أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS) كمساعدات ملاحية مستقلة، حيث تحسب بدقة موقع المركبة واتجاهها وسرعتها، بشكل مستقل عن الإشارات الخارجية. تعمل هذه الأنظمة على تنسيق أجهزة استشعار الحركة والدوران، وتتكامل بسلاسة مع النماذج الحسابية للسرعة الأولية والموضع والاتجاه.
يشمل INS النموذجي ثلاثة مكونات أساسية:
· مقاييس التسارع: تقوم هذه العناصر الحاسمة بتسجيل التسارع الخطي للمركبة، وترجمة الحركة إلى بيانات قابلة للقياس.
· الجيروسكوبات: جزء لا يتجزأ من تحديد السرعة الزاوية، وهذه المكونات محورية لتوجيه النظام.
· وحدة الكمبيوتر: المركز العصبي لـ INS، حيث يقوم بمعالجة البيانات متعددة الأوجه للحصول على تحليلات موضعية في الوقت الحقيقي.
إن حصانة INS ضد الاضطرابات الخارجية تجعلها لا غنى عنها في قطاعات الدفاع. ومع ذلك، فهي تتصارع مع "الانجراف" - وهو انحطاط تدريجي في الدقة، مما يستلزم حلولًا معقدة مثل دمج أجهزة الاستشعار لتخفيف الأخطاء (تشاتفيلد، 1997).
الجزء 2. الديناميكيات التشغيلية لجيروسكوب الألياف الضوئية:
تبشر جيروسكوبات الألياف الضوئية (FOGs) بعصر تحولي في الاستشعار عن الدوران، والاستفادة من تداخل الضوء. نظرًا لأن الدقة في جوهرها، تعتبر الضباب أمرًا حيويًا لتحقيق استقرار المركبات الفضائية والملاحة.
تعمل الضبابية وفقًا لتأثير سانياك، حيث يظهر الضوء، الذي يعبر في اتجاهات معاكسة داخل ملف ألياف دوار، تحولًا في الطور يرتبط بتغيرات معدل الدوران. تُترجم هذه الآلية الدقيقة إلى مقاييس دقيقة للسرعة الزاوية.
المكونات الأساسية تشمل:
· مصدر الضوء: نقطة البداية، وهي عادة ليزر، تبدأ رحلة الضوء المتماسكة.
· لفائف الألياف: تعمل القناة الضوئية الملتفة على إطالة مسار الضوء، وبالتالي تضخيم تأثير سانياك.
· الكاشف الضوئي: يكتشف هذا المكون أنماط التداخل المعقدة للضوء.
الجزء 3: أهمية الاستقطاب في الحفاظ على حلقات الألياف:
تضمن حلقات الألياف التي تحافظ على الاستقطاب (PM)، والتي تعد أساسية للضباب، حالة استقطاب موحدة للضوء، وهو عامل محدد رئيسي في دقة نمط التداخل. تعمل هذه الألياف المتخصصة، التي تكافح تشتت وضع الاستقطاب، على تعزيز حساسية الضباب وأصالة البيانات (Kersey, 1996).
يؤثر اختيار ألياف PM، التي تمليها المتطلبات التشغيلية والسمات المادية والتناغم النظامي، على مقاييس الأداء الشاملة.
الجزء الرابع: التطبيقات والأدلة التجريبية:
تجد FOGs وINS صدى عبر تطبيقات متنوعة، بدءًا من تنسيق الغارات الجوية بدون طيار وحتى ضمان الاستقرار السينمائي وسط عدم القدرة على التنبؤ البيئي. والدليل على موثوقيتها هو نشرها في مركبات المريخ روفر التابعة لناسا، مما يسهل الملاحة الآمنة خارج كوكب الأرض (Maimone، Cheng، and Matthies، 2007).
وتتنبأ مسارات السوق بمكانة مزدهرة لهذه التقنيات، مع توجهات بحثية تهدف إلى تعزيز مرونة النظام، والمصفوفات الدقيقة، وأطياف القدرة على التكيف (MarketsandMarkets, 2020).
حلقة جيروسكوب الليزر
رسم تخطيطي لجيروسكوب الألياف الضوئية بناءً على تأثير الساجناك
مراجع:
- تشاتفيلد، AB، 1997.أساسيات الملاحة بالقصور الذاتي عالية الدقة.التقدم في الملاحة الفضائية والملاحة الجوية، المجلد. 174. ريستون، فيرجينيا: المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية.
- كيرسي، أد، وآخرون، 1996. "الألياف الضوئية الجيروسكوبية: 20 عامًا من التقدم التكنولوجي،" فيوقائع IEEE،84(12)، الصفحات من 1830 إلى 1834.
- Maimone, MW, Cheng, Y., and Matthies, L., 2007. "قياس المسافة المرئية على مركبات استكشاف المريخ الجوالة - أداة لضمان دقة القيادة والتصوير العلمي."مجلة IEEE للروبوتات والأتمتة،14(2)، ص 54-62.
- MarketsandMarkets، 2020. “سوق نظام الملاحة بالقصور الذاتي حسب الدرجة والتكنولوجيا والتطبيق والمكونات والمنطقة - التوقعات العالمية حتى عام 2025.”
تنصل:
- نعلن بموجب هذا أن بعض الصور المعروضة على موقعنا يتم جمعها من الإنترنت وويكيبيديا لأغراض تعزيز التعليم ومشاركة المعلومات. نحن نحترم حقوق الملكية الفكرية لجميع المبدعين الأصليين. يتم استخدام هذه الصور دون أي نية لتحقيق مكاسب تجارية.
- إذا كنت تعتقد أن أي محتوى مستخدم ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك، يرجى الاتصال بنا. نحن على أتم استعداد لاتخاذ التدابير المناسبة، بما في ذلك إزالة الصور أو توفير الإسناد المناسب، لضمان الامتثال لقوانين ولوائح الملكية الفكرية. هدفنا هو الحفاظ على منصة غنية بالمحتوى وعادلة وتحترم حقوق الملكية الفكرية للآخرين.
- يرجى التواصل معنا عبر وسيلة الاتصال التالية ,email: sales@lumispot.cn. ونحن نلتزم باتخاذ إجراءات فورية عند استلام أي إشعار ونضمن التعاون بنسبة 100% في حل أي من هذه المشكلات.
وقت النشر: 18 أكتوبر 2023