1परिचय
फाइबर ऑप्टिक जायरोस्कोप (एफओजी) लंबे समय से सामरिक और उच्च परिशुद्धता नेविगेशन के लिए मुख्यधारा का समाधान रहा है। यह पारंपरिक उच्च अंत जायरो प्रौद्योगिकियों के लिए एक विश्वसनीय कम लागत वाले विकल्प के रूप में कार्य करता है।हालांकिहाल के वर्षों में एमईएमएस जड़ता सेंसरों के तेजी से उन्नयन के साथ, उच्च प्रदर्शन वाले एमईएमएस जिरोस्कोप धीरे-धीरे कम और मध्यम श्रेणी के एफओजी उत्पादों के साथ प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं।
आजकल, एमईएमएस का व्यापक रूप से एंटीना स्थिरीकरण, कृषि मशीनरी नियंत्रण, मानव रहित वाहन नेविगेशन और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है जो एक बार एफओजी द्वारा हावी थे।दोनों प्रौद्योगिकियों के बीच वास्तविक प्रदर्शन अंतर को स्पष्ट करने के लिए, हमने हार्डवेयर कॉन्फ़िगरेशन, सॉफ्टवेयर एल्गोरिथ्म और वास्तविक नेविगेशन परिणामों को कवर करते हुए उच्च अंत सामरिक एमईएमएस आईएमयू और प्रवेश स्तर के औद्योगिक एफओजी के बीच एक व्यावहारिक तुलना परीक्षण किया।
2सटीक नेविगेशन के लिए आधुनिक एमईएमएस का तकनीकी उन्नयन
पारंपरिक कम लागत वाले एमईएमएस में बड़ी त्रुटियां और खराब स्थिरता होती थी, जो एफओजी से बहुत कम होती थी। लेकिन आज के उन्नत एमईएमएस सेंसरों में पूर्वाग्रह स्थिरता, एंटी-हिंसक क्षमता,बैंडविड्थ और जी-संवेदनशीलताएम्बेडेड हाई-स्पीड ऑपरेशन और उन्नत सेंसर त्रुटि मुआवजा एल्गोरिदम द्वारा समर्थित, आधुनिक एमईएमएस सामरिक स्तर के नेविगेशन प्रदर्शन तक पहुंच सकता है।
अधिक से अधिक औद्योगिक और आउटडोर नेविगेशन परिदृश्य एफओजी से उच्च श्रेणी के एमईएमएस में स्थानांतरित हो रहे हैं। विशिष्ट मामलों में एंटेना सरणी स्थिरीकरण शामिल हैं,सटीक कृषि मशीनरी और विभिन्न मानव रहित उपकरण (यूएवी/यूजीवी/यूएसवी). अतीत में, उपयोगकर्ता स्थिर सटीकता के लिए केवल महंगे एफओजी या आरएलजी सिस्टम (30,000 डॉलर से अधिक) का चयन कर सकते थे। अब, उन्नत एमईएमएस लागत के केवल एक दसवें पर तुलनीय बुनियादी प्रदर्शन प्रदान कर सकते हैं।
3परीक्षण प्रणाली हार्डवेयर विन्यास
हमने निष्पक्ष तुलना के लिए एक ही सॉफ्टवेयर एल्गोरिथ्म और परीक्षण स्थितियों के साथ दो पूर्ण आईएनएस/जीएनएसएस नेविगेशन सिस्टम बनाए।
3.1 एफओजी हाइब्रिड सिस्टम
यह प्रणाली यॉ और पिच माप के लिए दोहरी एफओजी, रोल माप के लिए एक एमईएमएस जिरो, साथ ही मानक तीन-अक्ष त्वरणमापक, चुंबकमापक और बैरोमीटर को अपनाती है। कुल बीओएम लागत लगभग $ 8 है,000 (छोटा बैच)चयनित एफओजी में उच्च बैंडविड्थ, स्थिर पूर्वाग्रह और कम कोणीय यादृच्छिक पैदल चलना है, जो उच्च गतिशीलता और उच्च स्थिरता परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।
3.2 पूर्ण एमईएमएस प्रणाली
यह प्रणाली पूर्ण धुरी घूर्णन संवेदन के लिए तीन उच्च अंत एमईएमएस gyroscopes का उपयोग करती है, जो एफओजी प्रणाली के समान सहायक सेंसर से मेल खाती है। कुल लागत केवल लगभग $1,5 है।000, एफओजी समाधान की तुलना में 8×10 गुना सस्ता है। अपनाया गया औद्योगिक ग्रेड एमईएमएस आईएमयू बैंडविड्थ, स्थिरता, शोर और कंपन प्रतिरोध का उत्कृष्ट संतुलन प्राप्त करता है,कारखाने में कैलिब्रेशन के बाद अल्ट्रा-लो क्रॉस-एक्सिस संवेदनशीलता के साथ.
3.3 कोर सेंसर के प्रमुख पैरामीटर
एमईएमएस आईएमयू कोर स्पेक्स: 330 हर्ट्ज बैंडविड्थ, 6.25°/घंटे की जिरो bias स्थिरता, अति-कम क्रॉस-अक्ष त्रुटि (0.087%), उत्कृष्ट कंपन दमन और रैखिक प्रदर्शन।
एफओजी कोर विनिर्देश: 1000 हर्ट्ज अल्ट्रा-हाई बैंडविड्थ, 3°/घंटा पूर्वाग्रह स्थिरता, बहुत कम कोणीय यादृच्छिक चलना, बेहतर दीर्घकालिक बहाव प्रतिरोध।
4. नेविगेशन सॉफ्टवेयर फ्रेमवर्क
दोनों प्रणालियां पारंपरिक SINS जड़ता समाधान पर आधारित एक ही 1000 हर्ट्ज उच्च गति नेविगेशन एल्गोरिथ्म चलाती हैं।दोहरी एंटेना का रुख, चुंबकमापी दिशा, बैरोमीटर ऊंचाई और वैकल्पिक वाहन ओबीडीआईआई गति डेटा।
प्रत्येक सहायक सेंसर विभिन्न कार्य दोषों के लिए बनाता हैः जीएनएसएस समग्र स्थिति बहाव को सही करता है, मैग्नेटोमीटर जीएनएसएस आउटेज के दौरान दिशा आरंभिकरण में सहायता करता है, बैरोमीटर ऊंचाई डेटा को स्थिर करता है,और OBDII वाहन गति प्रभावी ढंग से जटिल वातावरण में ट्रैक बहाव को दबाता है। पूरी सॉफ्टवेयर प्रणाली को पूर्ण जीएनएसएस कार्य परिस्थितियों के अनुकूल बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है,खुले आकाश से लेकर शहरी आश्रित परिदृश्यों तक.
5तीन मानक नेविगेशन तुलना परीक्षण
हमने दैनिक, जटिल और चरम जीएनएसएस आउटेज परिदृश्यों में एमईएमएस और एफओजी के बीच प्रदर्शन अंतर को पूरी तरह से सत्यापित करने के लिए सिस्टम-स्तरीय परीक्षणों के तीन समूहों को डिज़ाइन किया।
5.1 ओपन स्काई टेस्ट (अच्छा जीएनएसएस सिग्नल)
पर्याप्त उपग्रह संकेतों के साथ खुले वातावरण में, दोनों प्रणालियां बहुत निकट सटीकता प्राप्त करती हैं।
एफओजी प्रणालीः रोल 0.08°, पिच 0.08°, शीर्षक 0.13°
एमईएमएस प्रणालीः रोल 0.10°, पिच 0.10°, शीर्षक 0.14°
अच्छी जीएनएसएस स्थितियों में, एमईएमएस में एफओजी की तुलना में केवल लगभग 5% का एक छोटा प्रदर्शन अंतर है, और दोनों उच्च-सटीक दृष्टिकोण स्थिरीकरण आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।
5.2 जटिल शहरी परीक्षण (बहु-पथ और कमजोर जीएनएसएस)
ऊंची इमारतों और संकीर्ण सड़कों वाले शहरी केंद्र परिदृश्यों में, जीएनएसएस सिग्नल गंभीर प्रतिबिंब और कमजोरी का सामना करते हैं। शुद्ध जीपीएस समाधान त्रुटि 100 मीटर तक पहुंच सकती है।
एफओजी संलयन समाधान स्थिर और चिकनी प्रक्षेपवक्र के साथ 10 मीटर के भीतर स्थिति त्रुटि बनाए रखता है। मूल एमईएमएस समाधान 15 मीटर के भीतर है, जो अस्थिर जीएनएसएस अपडेट से थोड़ा प्रभावित है,एफओजी की तुलना में 20%~30% के प्रदर्शन अंतर के साथ.
सहायक संलयन के लिए OBDII वाहन गति डेटा जोड़ने के बाद, अनुकूलित एमईएमएस प्रणाली भी 10 मीटर के भीतर त्रुटि को स्थिर रूप से नियंत्रित करती है, लगभग एफओजी के समान स्तर को प्राप्त करती है।
5.3 शुद्ध INS परीक्षण (GNSS पूर्ण आउटेज)
यह स्वतंत्र नेविगेशन क्षमता सत्यापित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण परीक्षण है। हम 4 के लिए सभी जीएनएसएस संकेतों को लगातार काटते हैं।5 मिनट (गाड़ी की दूरी लगभग 5500 मीटर) शुद्ध जड़ता बहाव प्रदर्शन की तुलना करने के लिए.
एफओजी प्रणालीअधिकतम बहाव केवल 7 मीटर, उत्कृष्ट दीर्घकालिक स्वतंत्र नेविगेशन स्थिरता।
मूल एमईएमएस प्रणाली: अधिकतम बहाव 75 मीटर तक पहुंचता है, जो एफओजी से लगभग 3 गुना बड़ा है, मुख्य रूप से त्वरणमीटर ट्रैक त्रुटि संचय के कारण होता है।
ओबीडीआईआई के साथ अनुकूलित एमईएमएस: बहाव 10 मीटर से कम हो गया है, जो एफओजी के स्वतंत्र नेविगेशन प्रदर्शन के बराबर है।
6निष्कर्ष और आवेदन चयन गाइड
आधुनिक हाई-एंड एमईएमएस और लो-एंड एफओजी के बीच प्रदर्शन अंतर तेजी से कम हो रहा है, और एफओजी का पारंपरिक पूर्ण लाभ धीरे-धीरे कमजोर हो रहा है।
एमओजी के फायदे: अधिक दीर्घकालिक स्थिरता, कम शुद्ध जड़ता बहाव, चरम वातावरण के लिए अधिक अनुकूलन क्षमता और किसी भी सहायक सेंसर के बिना पूरी तरह से स्वतंत्र उच्च-सटीक नेविगेशन।यह अभी भी उच्च अंत रणनीतिक और लंबे धीरज नेविगेशन कार्यों के लिए पहली पसंद है.
एमईएमएस के फायदे: अत्यंत उच्च लागत प्रदर्शन (एफओजी की लागत का 1/10), छोटा आकार, हल्का वजन और कम बिजली की खपत। जीएनएसएस सिग्नल समर्थन या सरल सहायक सेंसर संलयन (जैसे वाहन की गति) के साथ,उच्च अंत एमईएमएस अधिकांश सामरिक और औद्योगिक परिदृश्यों में कम अंत एफओजी की जगह ले सकता है.
चयन का सुझाव:
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स्थिर जीएनएसएस संकेतों के साथ खुले आकाश के परिदृश्यों के लिए, एमईएमएस उच्च लागत प्रदर्शन के साथ कम अंत एफओजी को पूरी तरह से बदल देता है।
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जटिल शहरी कमजोर संकेत परिदृश्यों के लिए, मल्टी-सेंसर संलयन के साथ एमईएमएस एफओजी-स्तर की सटीकता प्राप्त कर सकता है।
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बिना किसी बाहरी संकेत के लंबे समय तक पूरी तरह से स्वतंत्र नेविगेशन के लिए, एफओजी अभी भी अपूरणीय फायदे रखता है।
MEMS प्रौद्योगिकी और बहु-संवेदक संलयन एल्गोरिदम के निरंतर पुनरावृत्ति के साथ,उच्च प्रदर्शन वाले एमईएमएस भविष्य में अधिक वाणिज्यिक और औद्योगिक क्षेत्रों में पारंपरिक कम और मध्य अंत एफओजी अनुप्रयोगों को और अधिक बदल देंगे.
आपका संदेश 20-3,000 अक्षरों के बीच होना चाहिए!
