Soluzione di navigazione inerziale in fibra ottica aerea

U sistema di navigazione di alta precisione hè l'equipaggiu core di u cuntrollu di navigazione di l'aeronautica è l'attaccu precisu di u so sistema d'arme.I so schemi mainstream includenu schemi di piattaforma è schemi di strapdown. Cù u sviluppu di a tecnulugia inerziale strapdown è gyro otticu, strapdown hè statu largamente utilizatu in u campu di l'aria cù i so vantaghji di alta affidabilità, luce è dimensione chjuca, cunsumu d'energia bassu è prezzu bassu.^[1-4].Attuale, u sistema di navigazione strapdown aereo hè una cumminazione di sistema di navigazione laser gyro strapdown è sistema di navigazione gyro strapdown in fibra ottica. À mezu à elli, l'LN-100G di Northrop Grumman, u sistema di navigazione laser gyro strapdown H-764G di Honeywell è a fibra LN-251 di Northrop Grumman. U sistema di navigazione otticu gyro strapdown hè statu largamente utilizatu in a flotta di aerei di caccia americani^[1].Northrop Grumman Company hà sviluppatu u sistema di navigazione LN-251 per l'helicopteru cù u simbulu impurtante di gyro di fibra ottica d'alta precisione, è dopu hà sviluppatu u LN-260 per adattà à a navigazione di l'aeronautica. L'aghjurnamentu di l'avionica di a flotta di caccia multinaziunale F-16. Prima di implementà, u sistema LN-260 hè statu pruvatu per ottene una precisione di pusizione di 0,49 n mile (CEP), un errore di velocità in direzione nord di 1,86 ft/s (RMS), è un Errore di velocità in direzione est di 2.43ft / s (RMS) in un ambiente altamente dinamicu. Per quessa, u sistema di navigazione inerziale strapdown otticu pò risponde cumplettamente à i requisiti operativi di l'aeronave in termini di capacità di navigazione è guida.^[1].

In cunfrontu cù u sistema di navigazione laser gyro strapdown, u sistema di navigazione gyro strapdown in fibra ottica hà i seguenti vantaghji: 1) ùn hà micca bisognu di jitter meccanicu, simplifica a struttura di u sistema è a cumplessità di u disignu di riduzzione di vibrazioni, riduce u pesu è u cunsumu di energia, è migliurà affidabilità di u sistema di navigazione; 2) U spettru di precisione di u gyro in fibra ottica copre u livellu tatticu à u livellu strategicu, è u so sistema di navigazione currispundente pò ancu formà un spettru di sistema di navigazione currispundente, chì copre tuttu da u sistema di attitudine à u sistema di navigazione per a longa distanza. endurance aircraft; 3) U voluminu di giroscopiu in fibra ottica dipende direttamente da a dimensione di l'anellu di fibra.Cù l'appiecazione matura di fibra di diametru fine, u voluminu di giroscopiu di fibra ottica cù a listessa precisione hè sempre più chjucu, è u sviluppu di luce è miniaturizazione hè una tendenza inevitabbile.

Schema di disignu generale

U sistema di navigazione gyro strapdown in fibra ottica in l'aria cunsidereghja cumplettamente a dissipazione di u calore di u sistema è a separazione fotoelettrica, è adopra u schema di "trè cavità".^[6,7], cumprese cavità IMU, cavità elettronica è cavità di putenza secundaria.A cavità IMU hè custituita da a struttura di u corpu IMU, anellu di sensazione di fibra ottica è accelerometru flessibile di quartz (quartz plus meter); A cavità elettronica hè custituita da una scatula fotoelettrica giroscopica, una scheda di cunversione di metru, un computer di navigazione è una scheda d'interfaccia, è una guida di sanità. board; A cavità di putenza secundaria comprende un modulu di putenza secundariu imballatu, filtru EMI, condensatore di scaricamentu di carica. A scatula fotoelettrica gyro è l'anellu di fibra ottica in a cavità IMU custituiscenu inseme u cumpunente gyro, è l'accelerometru flessibile di quartz è a piastra di cunversione di metru. inseme custituiscenu u cumpunente accelerometru^[8].

U schema generale enfatiza a separazione di cumpunenti fotoelettrici è u disignu modulare di ogni cumpunente, è u disignu separatu di u sistema otticu è u sistema di circuitu per assicurà a dissipazione generale di u calore è a suppressione di interferenze croce. u pruduttu, i connectors sò usati per cunnette i circuiti in a camera ilittronica, è l'anellu di fibre ottiche è l'accelerometer in a camera IMU sò debuggati rispettivamente.Dopu a furmazione di l'IMU, tutta l'assemblea hè realizata.

 U circuitu in a cavità elettronica hè a scatula fotoelettrica gyro da cima à fondu, cumprese a fonte di luce gyro, u detector è u circuitu di scaricamentu frontale; U tavulinu di cunversione di a tavula compie principalmente a cunversione di u segnu attuale di l'accelerometru à u signale digitale; Soluzione di navigazione è U circuitu d'interfaccia include una scheda di interfaccia è una scheda di soluzione di navigazione, una scheda d'interfaccia completa principalmente l'acquisizione sincrona di dati di dispositivi inerziali multicanale, l'interazione di l'alimentazione elettrica è a cumunicazione esterna, u bordu di suluzione di navigazione cumpleta principalmente a navigazione inerziale pura è a suluzione di navigazione integrata; a navigazione satellitare, è manda l'infurmazioni à u bordu di suluzione di navigazione è u bordu di l'interfaccia per compie a navigazione integrata. L'alimentazione secundaria è u circuitu di l'interfaccia sò cunnessi à traversu u connector, è u circuit board hè cunnessu à traversu u connector.

Tecnulugie chjave

1. Schema di disignu integratu

U sistema di navigazione giroscopica in fibra ottica in l'aria realiza i sei gradi di libertà di rilevazione di movimentu di l'aeronave per mezu di l'integrazione di sensori multipli. Giroscopio di trè assi è accelerometru di trè assi pò esse cunsideratu per un disignu di alta integrazione, riduce u cunsumu d'energia, u voluminu è u pesu. cumpunente gyro, pò sparte a fonte di luce per realizà u disignu di integrazione di trè assi; Per u cumpunente di l'accelerometru, l'accelerometru flexible di quartz hè generalmente utilizatu, è u circuitu di cunversione pò esse cuncepitu solu in trè manere. Ci hè ancu u prublema di u tempu. Sincronizazione in l'acquisizione di dati multi-sensori.Per l'aghjurnamentu di l'attitudine dinamica alta, a coerenza di u tempu pò assicurà a precisione di l'aghjurnamentu di l'attitudine.

2. Disegnu di separazione fotoelettrica

U gyro di fibra ottica hè un sensoru di fibra ottica basatu annantu à l'effettu Sagnac per misurà a rata angulare. À mezu à elli, l'anellu di fibra hè u cumpunente chjave di a velocità angulare sensitiva di u giroscopiu di fibra.Hè ferita da parechji centu metri à parechji milla metri di fibra.Se u campu di temperatura di l'anellu di fibra otticu cambia, a temperatura in ogni puntu di l'anellu di fibra otticu cambia cù u tempu, è i dui fasci di l'onda di luce passanu à traversu u puntu. à i tempi diffirenti (eccettu u puntu mediu di a bobina di fibre ottiche), anu sperienze diverse strade ottiche, risultatu in una differenza di fasa, stu shift di fase non-reciprocal hè indistinguibile da u shift di fase Sagneke causatu da rotation.In ordine per migliurà a temperatura. U funziunamentu di u giroscopiu di fibra ottica, u cumpunente core di u giroscopiu, l'anellu di fibra, deve esse tenutu luntanu da a fonte di calore.

Per u giroscopiu integratu fotoelettricu, i dispositi fotoelettrici è i circuiti di circuitu di u giroscopiu sò vicinu à l'anellu di fibra ottica.Quandu u sensoru hè travagliatu, a temperatura di u dispusitivu stessu aumenterà in una certa misura, è affetta l'anellu di fibra otticu per via di a radiazione è a conduzione. u gyroscope fibre otticu, cumpresi struttura di strada otticu è struttura di circuitu, dui tipi di struttura di separazione indipendente, trà a fibra è a linea waveguide connection.Avoid u calore da a scatula fonte di luce chì affettanu a sensibilità di trasferimentu di calore in fibra.

3. Power-on design self-deteczione

U sistema di navigazione gyro strapdown in fibra ottica deve avè a funzione d'autotest di prestazione elettrica nantu à u dispusitivu inerziale. Perchè u sistema di navigazione adopta una stallazione strapdown pura senza mecanismu di trasposizione, l'autotest di i dispositi inerziali hè cumpletu da a misurazione statica in dui parti, vale à dì. , autotest à livellu di u dispusitivu è autotest à livellu di sistema, senza eccitazione di trasposizione esterna.

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