Показатель эффективности гироскопического прибора для поиска севера зависит от двух аспектов: точности поиска севера и времени поиска севера. Традиционный прибор для поиска севера имеет хорошие характеристики, но его оборудование дорого и тяжело. Благодаря постоянной оптимизации характеристик и точности гироскопа MEMS, будущее гироскопическое устройство для поиска севера будет развиваться в направлении высокой точности поиска севера, низкого времени поиска севера, низкой стоимости, малых размеров и высокой эксплуатационной гибкости. MEMS IMU широко используется в общегражданской навигации, тактическом оружии и беспилотных системах благодаря таким преимуществам, как малые размеры, низкая стоимость, высокая надежность и простота установки.
IMU в инерциальной навигационной системе
Инерциальная навигационная система - это вспомогательная навигационная система, использующая акселерометры и гироскопы для измерения ускорений и угловых скоростей объектов и с помощью компьютеров непрерывно оценивающая отношение, скорость и положение объектов с помощью навигационных решений. Инерциальная навигационная система является неотъемлемой системой в современной навигационной области.
В зависимости от физической платформы инерциальные навигационные системы можно разделить на платформенные инерциальные навигационные системы и страповые инерциальные навигационные системы.
Достоинствами платформенной инерциальной навигационной системы являются небольшая вычислительная нагрузка на компьютер, а динамический диапазон гироскопа в платформенной инерциальной навигационной системе может быть небольшим, поскольку вращение навигационной системы координат происходит очень медленно. Очевидны и его недостатки: сложная конструкция, большие габариты, большая масса, низкая надежность.
С развитием гироскопических технологий и совершенствованием компьютерных возможностей страпдаун-инерциальная навигационная система (страпдаун-инерциальная навигационная система) постепенно заменила платформенную инерциальную навигационную систему (ИНС) в некоторых областях и стала одним из приоритетных направлений исследований в настоящее время.
Особенностью страповой инерциальной навигационной системы является то, что навигационная система координат задается алгоритмом, т.е. математическая платформа заменяет физическую, что делает систему простой по структуре, небольшой по размерам, простой в обслуживании и высокой по надежности. Ключевым алгоритмом страповой инерциальной навигационной системы является решение задачи обновления ориентации, а для получения несущей информации для решения задачи ориентации страповая инерциальная навигационная система использует IMU.
Инерциальный блок измерения (IMU) - это устройство, предназначенное для измерения угловой скорости и ускорения носителя по трем осям. Как правило, гироскоп и акселерометр устанавливаются на ортогональных трех осях IMU (всего 6 степеней свободы) для измерения угловой скорости и ускорения носителя в трехмерном пространстве, после чего инерциальная навигационная система страпона может рассчитать ориентацию носителя.
Интеграция МЭМС-технологий и инерциальных устройств
Являясь основным датчиком инерциальной навигационной системы, разработка инерциальных приборов (гироскопа и акселерометра) играет важную роль в развитии инерциальной навигационной системы. По принципу работы ранние гироскопы были в основном роторными, по типу опоры - жидкостно-поплавковыми, гироскопами динамической настройки, электростатическими, гироскопами на маглев и т.д. После 1970-х годов появились лазерные гироскопы и волоконно-оптические гироскопы, основанные на оптическом эффекте Сагнака.
С точки зрения статистики точности гироскопа (стабильности смещения), точность электростатического гироскопа является самой высокой и может достигать 10-6 °/ч, уровень точности гироскопа динамической настройки составляет около 0,01 °/ч, уровень точности лазерного гироскопа составляет около 0,01~0,001 °/ч. По сравнению с лазерным гироскопом, оптоволоконный гироскоп имеет меньший объем, низкое энергопотребление и низкую цену. Хотя точность не так высока, как у лазерного гироскопа, но с постоянным совершенствованием технологии производства оптического волокна его потенциальные преимущества становятся более очевидными.
МЭМС - это промышленная технология, объединяющая микроэлектронику и машиностроение с диапазоном операций в микронном масштабе. Наряду с совершенствованием кремниевого полупроводникового процесса изготовления интегральных схем в 1980-х годах появилась технология микромеханического производства микромашин, микродатчиков и микроактуаторов, благодаря чему технология МЭМС стала реальным продуктом. Достижения МЭМС-технологии в области инерциальной навигации нашли отражение в МЭМС IMU, состоящем из трех кремниевых микрогироскопов, трех кремниевых микроакселерометров и соответствующей схемы управления. МЭМС ИДУ обладает такими преимуществами, как малые размеры, малый вес, простота массового производства и низкая стоимость, и широко используется в общегражданских и некоторых беспилотных навигационных системах. Однако его недостатки очевидны: относительно низкая точность, стабильность смещения составляет около 10~20°/ч.
Однако в GSY-MIMU-01 и GSY-MIMU-05 компании Join Sunny используется высокоэффективный гироскоп North Seeking MEMS Gyroscope (GSY-MG2-100), точность которого может достигать 0,1°/ч, что ниже самой низкой точности IMU многих крупных компаний, и может отражать его высокую производительность в сложных условиях.
Даже у GSY-MIMU-03&GSY-MIMU-07 стабильность смещения составляет всего 3°/ч, что может быть использовано в стабильной системе управления.
Если вы хотите получить дополнительную информацию о MEMS IMU компании Join Sunny, пожалуйста, свяжитесь с нами: info@joinsunny.cn.
Сообщений Просмотров: 0
Поделиться статьей