حل الملاحة بالقصور الذاتي بالألياف الضوئية المحمولة جواً

يعد نظام الملاحة عالي الدقة من المعدات الأساسية للتحكم في الملاحة الجوية والهجوم الدقيق لنظام أسلحته.تتضمن مخططاتها السائدة مخططات النظام الأساسي ومخططات القيد. مع تطوير تقنية بالقصور الذاتي للربط والجيروسكوب البصري ، تم استخدام الشريط على نطاق واسع في المجال المحمول جواً مع مزايا الموثوقية العالية ، والحجم الخفيف والصغير ، وانخفاض استهلاك الطاقة والتكلفة المنخفضة^[1-4]في الوقت الحاضر ، يعد نظام الملاحة المحمول جواً عبارة عن مزيج من نظام ملاحة بحزام جيروسكوبي بالليزر ونظام ملاحة بالألياف الضوئية الجيروسكوبية ، ومن بينها ، LN-100G من Northrop Grumman ، ونظام ملاحة H-764G بالليزر الجيروسكوبي وحزام LN-251 من Northrop Grumman. لقد تم استخدام نظام الملاحة الجيروسكوب الضوئي على نطاق واسع في أسطول الطائرات المقاتلة الأمريكية^[1]طورت شركة نورثروب جرومان نظام ملاحة LN-251 لطائرة هليكوبتر برمز مهم هو الدوران عالي الدقة للألياف البصرية ، ثم طورت LN-260 للتكيف مع الملاحة الجوية. ترقية إلكترونيات الطيران لأسطول المقاتلات متعددة الجنسيات من طراز F-16. قبل النشر ، تم اختبار نظام LN-260 لتحقيق دقة موقع تبلغ 0.49 ميل (CEP) ، وخطأ سرعة باتجاه الشمال يبلغ 1.86 قدم / ثانية (RMS) ، و سرعة خطأ في الاتجاه الشرقي تبلغ 2.43 قدم / ثانية (RMS) في بيئة ديناميكية للغاية ، لذلك ، يمكن لنظام الملاحة بالقصور الذاتي بالحزام البصري أن يلبي تمامًا المتطلبات التشغيلية للطائرة من حيث القدرة على الملاحة والتوجيه^[1].

بالمقارنة مع نظام الملاحة بحزام الدوران بالليزر ، فإن نظام الملاحة بالألياف الضوئية الجيروسكوبية له المزايا التالية: 1) لا يحتاج إلى اهتزاز ميكانيكي ، ويبسط هيكل النظام وتعقيد تصميم تقليل الاهتزاز ، ويقلل من الوزن واستهلاك الطاقة ، ويحسن موثوقية نظام الملاحة ؛ 2) يغطي الطيف الدقيق للجيروسكوب بالألياف الضوئية المستوى التكتيكي إلى المستوى الاستراتيجي ، ويمكن لنظام الملاحة المقابل أن يشكل أيضًا طيفًا مناسبًا لنظام الملاحة ، يغطي كل شيء بدءًا من نظام الموقف إلى نظام الملاحة لمسافات طويلة بعيدًا طائرات التحمل ؛ 3) يعتمد حجم جيروسكوب الألياف البصرية بشكل مباشر على حجم حلقة الألياف.مع التطبيق الناضج للألياف ذات القطر الدقيق ، يصبح حجم جيروسكوب الألياف الضوئية بنفس الدقة أصغر وأصغر ، ويعد تطوير الضوء والتصغير اتجاهًا لا مفر منه.

مخطط التصميم العام

يأخذ نظام الملاحة بحزام الدوران بالألياف الضوئية المحمولة جوًا في الاعتبار تمامًا تبديد حرارة النظام والفصل الكهروضوئي ، ويعتمد مخطط "ثلاثي التجاويف"^[6،7]، بما في ذلك تجويف IMU والتجويف الإلكتروني وتجويف الطاقة الثانوي.يتكون تجويف IMU من هيكل جسم IMU ، وحلقة استشعار الألياف الضوئية ومقياس تسارع مرن من الكوارتز (كوارتز زائد متر) ؛ يتكون التجويف الإلكتروني من صندوق كهروضوئي جيروسكوبي ، ولوحة تحويل العدادات ، وكمبيوتر ملاحة ولوحة واجهة ، ودليل الصرف الصحي لوح ؛ يتألف تجويف الطاقة الثانوي من وحدة طاقة ثانوية معبأة ، ومرشح EMI ، ومكثف تفريغ الشحنة ، ويشكل الصندوق الجيروسكوبي الكهروضوئي وحلقة الألياف الضوئية في تجويف IMU معًا مكون الدوران ، ومقياس التسارع المرن الكوارتز ولوحة تحويل العداد تشكل معًا مكون مقياس التسارع^[8].

يؤكد المخطط العام على فصل المكونات الكهروضوئية والتصميم المعياري لكل مكون ، والتصميم المنفصل للنظام البصري ونظام الدائرة لضمان تبديد الحرارة الكلي وقمع التداخل المتقاطع. المنتج ، يتم استخدام الموصلات لتوصيل لوحات الدوائر في الحجرة الإلكترونية ، ويتم تصحيح حلقة الألياف الضوئية ومقياس التسارع في غرفة IMU على التوالي.بعد تشكيل IMU ، يتم تنفيذ التجميع بالكامل.

 لوحة الدائرة في التجويف الإلكتروني هي صندوق الجيروسكوب الكهروضوئي من أعلى إلى أسفل ، بما في ذلك مصدر الضوء الجيروسكوبي والكاشف ودائرة التفريغ الأمامية ؛ تكمل لوحة تحويل الجدول بشكل أساسي تحويل إشارة تيار التسارع إلى إشارة رقمية ؛ حل الملاحة و تتضمن دائرة الواجهة لوحة الواجهة ولوحة حل الملاحة ، تكمل لوحة الواجهة بشكل أساسي الاستحواذ المتزامن لبيانات الجهاز بالقصور الذاتي متعدد القنوات ، وتفاعل مزود الطاقة والاتصال الخارجي ، وتكمل لوحة حل الملاحة بشكل أساسي التنقل بالقصور الذاتي الخالص وحل الملاحة المتكامل ؛ تكمل لوحة التوجيه بشكل أساسي الملاحة عبر الأقمار الصناعية ، وترسل المعلومات إلى لوحة حلول الملاحة ولوحة الواجهة لإكمال الملاحة المتكاملة. يتم توصيل مصدر الطاقة الثانوي ودائرة الواجهة من خلال الموصل ، ويتم توصيل لوحة الدائرة من خلال الموصل.

التقنيات الرئيسية

1. مخطط التصميم المتكامل

يحقق نظام الملاحة الجيروسكوبية بالألياف الضوئية المحمولة جواً ست درجات من حرية اكتشاف الحركة من خلال دمج أجهزة استشعار متعددة ، ويمكن اعتبار ثلاثة محاور جيروسكوبية وثلاثة محاور مقياس تسارع لتصميم التكامل العالي ، وتقليل استهلاك الطاقة والحجم والوزن. مكون الدوران ، يمكنه مشاركة مصدر الضوء لتنفيذ تصميم التكامل ثلاثي المحاور ؛ بالنسبة لمكون مقياس التسارع ، يتم استخدام مقياس التسارع المرن من الكوارتز بشكل عام ، ولا يمكن تصميم دائرة التحويل إلا بثلاث طرق. هناك أيضًا مشكلة الوقت التزامن في الحصول على البيانات متعددة أجهزة الاستشعار.لتحديث الموقف الديناميكي العالي ، يمكن أن يضمن اتساق الوقت دقة تحديث الموقف.

2. تصميم الفصل الكهروضوئي

الجيروسكوب بالألياف الضوئية عبارة عن مستشعر للألياف الضوئية يعتمد على تأثير Sagnac لقياس المعدل الزاوي ، ومن بينها حلقة الألياف هي المكون الرئيسي للسرعة الزاوية الحساسة لجيروسكوب الألياف.يتم لفه بعدة مئات من الأمتار إلى عدة آلاف من الأمتار من الألياف ، إذا تغير مجال درجة حرارة حلقة الألياف الضوئية ، تتغير درجة الحرارة عند كل نقطة من حلقة الألياف الضوئية بمرور الوقت ، وتمر شعاعتا الموجة الضوئية عبر هذه النقطة في أوقات مختلفة (باستثناء النقطة الوسطى لملف الألياف الضوئية) ، يواجهون مسارات بصرية مختلفة ، مما ينتج عنه اختلاف في الطور ، ولا يمكن تمييز تحول الطور غير التبادلي هذا عن تحول طور Sagneke الناجم عن الدوران. يجب إبعاد أداء جيروسكوب الألياف الضوئية ، المكون الأساسي للجيروسكوب ، حلقة الألياف ، عن مصدر الحرارة.

بالنسبة للجيروسكوب الكهروضوئي المتكامل ، فإن الأجهزة الكهروضوئية ولوحات الدوائر للجيروسكوب قريبة من حلقة الألياف الضوئية.عندما يعمل المستشعر سترتفع درجة حرارة الجهاز نفسه إلى حد ما ، وتؤثر على حلقة الألياف الضوئية من خلال الإشعاع والتوصيل ، ومن أجل حل تأثير درجة الحرارة على حلقة الألياف الضوئية ، يستخدم النظام فصل كهروضوئي لـ جيروسكوب الألياف الضوئية ، بما في ذلك هيكل المسار البصري وهيكل الدائرة ، نوعان من الفصل المستقل للهيكل ، بين الألياف ووصلة خط الدليل الموجي. تجنب الحرارة من صندوق مصدر الضوء التي تؤثر على حساسية نقل الحرارة بالألياف.

3. تصميم الكشف عن الذات السلطة

يحتاج نظام الملاحة بالألياف الضوئية الجيروسكوبية إلى أن يكون لديه وظيفة الاختبار الذاتي للأداء الكهربائي على الجهاز بالقصور الذاتي ، ولأن نظام الملاحة يعتمد تركيب رباط نقي بدون آلية نقل ، يتم الانتهاء من الاختبار الذاتي للأجهزة بالقصور الذاتي عن طريق القياس الثابت في جزأين ، وهما: ، والاختبار الذاتي على مستوى الجهاز والاختبار الذاتي على مستوى النظام ، دون إثارة التحويل الخارجي.

ERDI TECH LTD Soluzioni حسب التقنية الخاصة