في مجال الملاحة الثابتة ، تعد ألياف الجيروسكوب الضوئية (FOG) والجيروسكوبات النظام الكهربائي الميكرو (MEMS) تقنيتين أساسيتين.الأول يهيمن على السوق الراقية بدقة فائقةفي حين أن هذا الأخير يخترق السيناريوهات اليومية بحجمها المدمج وتكلفتها المنخفضة.فهي تشكل نمطًا مكملًا مبنيًا على الاختلافات في مبادئها، دعمًا مشتركًا لاحتياجات الاستشعار الثابت بدءًا من الإلكترونيات الاستهلاكية إلى الطيران.
اختلاف المبادئ: الاختلاف الأساسي بين التداخل البصري و استشعار الاهتزازات الدقيقة
الفرق الأساسي بين الجيروسكوبين ينبع من مبادئهما الفيزيائية. يعتمد FOG على تأثير Sagnac: يتم تقسيم مصدر ضوئي واحد إلى شعاعين ،والتي تنتشر في اتجاه عقارب الساعة وعكس عقارب الساعة على طول لفائف الألياف الضوئية تتراوح من مئات الأمتار إلى عدة كيلومتراتعندما يدور الناقل ، يتم إنشاء فرق مسار بصري بين شعاعين ، ويمكن حساب السرعة الزاوية من خلال التغيرات في حواف التداخل.النظام بأكمله لا يحتوي على أجزاء ميكانيكية متحركة ويعتمد في المقام الأول على تصميم بصري دقيق.
من ناحية أخرى، تعتمد أجهزة MEMS الجيروسكوبية على تأثير كوريوليس. يتم حفر الهياكل الدقيقة مثل الشوكات أو الحلقات الموجبة على رقاقة السيليكون وتدفع إلى الاهتزاز عن طريق القوة الكهربائية الستاتية.يمكن تحويل الاهتزاز العرضي الناتج أثناء الدوران إلى إشارات كهربائية من خلال تغييرات السعة للقياسإن تصنيعه متوافق مع عمليات الدوائر المتكاملة، مما يتيح التكامل على مستوى الشريحة، وهو مفتاح التقليص.
لعبة الأداء: المقايضة بين الدقة والفعالية من حيث التكلفة
يسلط المقارنة بين معايير الأداء الضوء على الاختلافات في موقعها. من حيث الدقة ، فإن FOG له ميزة كبيرة:النماذج المتوسطة إلى المتقدمة يمكن أن تحقق استقرار التحيز أقل من 0.001 درجة في الساعة، والحفاظ على تحديد الملاحة بدقة عالية لفترات طويلة دون إشارات الأقمار الصناعية. ومع ذلك، فإن أجهزة MEMS الجيروسكوبية عادة ما تكون دقة تتراوح من 1 درجة في الساعة إلى 1000 درجة في الساعة.على الرغم من أن المنتجات التكتيكية قد حققت تقدماً.05 درجة في الساعة، فهي تتأثر كثيراً بالحرارة والاهتزاز وتتطلب تعويض خوارزمي.
الـ MEMS متفوقة بكثير من حيث التكلفة الفعالة: بحجمها على مستوى المليمتر، واستهلاك الطاقة على مستوى الميليواط، وتكلفة الوحدة الواحدة منخفضة إلى بضعة دولارات أمريكية،انها مناسبة لإنتاج الكتلة بمستوى 100 مليونومع ذلك ، فإن FOG يتطلب ألياف بصرية خاصة ومكونات بصرية ، مما يؤدي إلى تكلفة تتراوح من مئات إلى آلاف الدولارات الأمريكية.و استهلاك الطاقة له يصل إلى 100 مليواط إلى 1 واطومع ذلك، في البيئات القاسية، فإن الهيكل الصلب بالكامل لـ FOG دون ارتداء ميكانيكي هو أكثر موثوقية وله مقاومة أفضل للصدمات والاهتزازات.
تكييف السيناريو: تقسيم العمل بين الحاجة الرفيعة المستوى والتعميم الجماعي
إلكترونيات السيارات هي مجال تطبيق نموذجي لـ MEMS. في نظام ESP للسيارات الحديثة ، تكتشف أجهزة MEMS gyroscopes في الوقت الفعلي معدل التأرجح لجسم السيارة. عندما يتم الكشف عن مقدمة التزحلق ، يتم تحديد معدل التأرجح.يتم تشغيل تدخل الفرامل على الفور لتحقيق الاستقرار في السيارة، وأصبحت تشكيلة قياسية في النماذج المتوسطة إلى العالية.سيناريوهات مثل تدوير شاشة الهاتف المحمول والطائرة بدون طيار تحوم أيضا تعتمد على ميزة التكلفة لتحقيق التنفيذ الوظيفي.
من ناحية أخرى، يهيمن FOG على مجال الدقة العالية. تحتاج الملاحة البحرية إلى أن تكون مستقلة عن إشارات الأقمار الصناعية لفترات طويلة،واستقرار FOG العالي يجعله مكونا أساسيافي حفر الآبار النفطية ، يمكن أن تراقب مقاومة درجة الحرارة العالية والضغط العالي مسار الحفر بدقة. يتم تطبيق FOG من الدرجة التكتيكية أيضًا في توجيه الصواريخ ،ضمان دقة ضرب في البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة.
هناك تداخل في السوق المتوسطة: بالنسبة إلى طائرات UAV البحرية في قوانغتشو خلال دوريات المطر والضباب ، يمكن أن توازن MEMS من الدرجة التكتيكية بين التكلفة والدقة ؛إذا كانت هناك حاجة إلى الملاحة على المدى الطويل دون إشارات الأقمار الصناعية، منخفضة الدقة FOG هو أكثر موثوقية. يعتمد الاختيار على الأولويات MEMS للحساسية التكلفة و FOG لمتطلبات الدقة.
الاتجاهات المستقبلية: التقدم المتبادل في التكميل
التكرار التكنولوجي يزيل الحدود بين الاثنين: تستمر دقة MEMS في التحسن من خلال تعديل المواد وتحسين الخوارزمية.معدات OCS جوجل قد اعتمدت مكوناتها المرآة الصغيرة، ويتوقع أن يصل حجم شحنها إلى 300،000 وحدة بحلول عام 2030. في غضون ذلك ، تقوم FOG بإحراز اختراقات في التصغير ، مع نماذج من الدرجة العسكرية تم تكييفها بالفعل للأجهزة المحمولة.
على المدى الطويل، سيظل الاثنان متكاملين: ستعمق MEMS اختراقها في الإلكترونيات الاستهلاكية وإنترنت الأشياء ومجالات أخرى.موقف FOG في سيناريوهات متقدمة مثل الطيران والفضاء والملاحة الاستراتيجية لا يزال ثابتًاقد يكمن اتجاه الابتكار في المستقبل في التطبيق المتكامل لكليهما مع الملاحة الفضائية ، والعثور على توازن أفضل بين الدقة والتكلفة.
يجب أن تكون رسالتك بين 20-3000 حرف!
