Назад

Навигационные системы

Принцип действия и преимущества лазерных гироскопов

Гироскопом называется прибор, позволяющий ориентироваться в пространстве независимо от внешних факторов, т.е. с его помощью можно определять направление движения и местоположение объекта, опираясь на инерциальную систему отсчёта.

Гироскоп является главной частью любой современной навигационной системы. Благодаря развитию современных технологий, появились и электронно-оптические гироскопы, принцип действия которых основан на эффекте Саньяка. Самыми точными из них стали кольцевые лазерные гироскопы. Такой гироскоп представляет собой кольцевой резонатор, состоящий из нескольких зеркал, по которому в противоположных направлениях распространяются два луча. При прохождении контура резонатора встречные волны затрачивают разное время на его прохождение, создавая разность фаз, измеряя которую, можно определить направление движения резонатора и ряд других характеристик.

Лазерные гироскопы обладают несколькими неоспоримыми преимуществами:

Типы лазерных гироскопов и особенности их применения

Кольцевые лазерные гироскопы различаются по количеству осей (степеней свободы), по которым происходят измерения угловых скоростей. Их может быть от одной до четырёх. Главная сфера применения лазерных гироскопов – это различные средства электронной навигации, прежде всего это цифровые компасы и инерционные навигационные системы (ИНС). Также лазерные гироскопы часто применяются для высокоточной гиростабилизации разных аппаратных устройств. Благодаря цифровому интерфейсу управления, лазерные гироскопы могут применятся совместно с другими электронно-измерительными приборами, такими, например, как цифровые инклинометры, акселерометры и магнитометры. Комплексное использование всех этих устройств в рамках одной навигационной системы можно рассмотреть на примере ИОНС BW-GI 500.

Интегрированная оптико-волоконная навигационная система

Данный навигационный комплекс построен на основе трёхосевого волоконно-оптического гироскопа. Принцип его действия тот же, что и у лазерного гироскопа, однако тут выбор именно этого типа электронно-оптической системы продиктован соображениями компактности. Кроме этого, ИОНС BW-GI 500 имеет в своём составе трёхосевые электронные акселерометр и магнитометр, а также высокоточный датчик давления воздуха и трехрежимный приемник спутниковых сигналов BD/GPS/ГЛОНАСС. Интерфейс устройства позволяет подключать и дополнительные приборы, такие как барометрический высотомер.  ИОНС BW-GI 500 интересна тем, что совмещает в себе принцип работы инерциальных навигационных систем и систем спутниковой навигации, к тому же она достаточно универсальна, т.е. может быть востребована как в сфере морской навигации, так и в авиации.

МЭМС навигация

На современном этапе развития навигационных приборов всё большую роль в их устройстве играют микроэлектронные компоненты, т.е. МЭМС (микроэлектромеханические системы). Применение микрочипов на основе интегральных схем позволяет миниатюризировать гироскопы и акселерометры без потери точности измерения скоростных и ориентационных параметров. IMU (инерциальный измерительный модуль) или AHRS (система определения курса и пространственного положения), собранные с использованием   МЭМС компонентов, могут быть установлены на достаточно миниатюрные летательные аппараты, там где применение обычных навигационных приборов исключено из-за их слишком больших массо-габаритных характеристик. Перспективной сферой применения МЭМС гироскопов и МЭМС акселерометров так же является робототехника. Помимо высокой точности и компактности, навигационные МЭМС приборы ещё отличаются хорошей устойчивостью к перегрузкам (до 2000 g).

Более подробно по вопросу выбора навигационных систем и их составляющих вас всегда готовы проконсультировать специалисты ООО «Лазерные компоненты».