Giroskop Serat Optik Memungkinkan UAV Mencapai Penerbangan Otonom yang Presisi

Fiber Optic Gyro: Ikhtisar

Apa itu Fiber Optic Gyroscope?

Fiber Optic Gyroscope (FOG) adalah sensor kecepatan sudut canggih yang mendeteksi gerakan rotasi dengan memanfaatkan interferensi cahaya di dalam serat optik yang digulung. Tidak seperti gyro mekanis tradisional, FOG beroperasi tanpa bagian yang bergerak, yang menghasilkan peningkatan daya tahan, kebutuhan perawatan yang lebih rendah, dan ketahanan yang luar biasa terhadap getaran dan guncangan.

Ketika diintegrasikan ke dalam sistem navigasi UAV, FOG menyediakan data rotasi waktu nyata dengan mengukur seberapa cepat kendaraan berputar di sepanjang sumbu roll, pitch, dan yaw. Data ini sangat penting untuk perkiraan sikap dan heading yang akurat, bahkan ketika sinyal posisi eksternal seperti GNSS terganggu.

Mengapa FOG Sangat Penting untuk Navigasi UAV

Kontrol Sikap dan Stabilitas yang Tepat

Untuk mempertahankan kendali atas sikap UAV — orientasi relatif terhadap permukaan Bumi — giroskop memainkan peran penting. Mereka menyediakan pengontrol penerbangan dengan data laju sudut waktu nyata, yang memungkinkan drone untuk mempertahankan penerbangan yang stabil, melakukan belokan yang mulus, dan merespons dengan cepat terhadap perubahan gaya aerodinamis. Tanpa data gyro yang akurat, UAV dapat mengalami hanyutan, osilasi, atau gagal mempertahankan jalur penerbangan yang stabil.

Navigasi Tanpa GPS

Meskipun sistem GPS dan GNSS umum, mereka rentan terhadap gangguan sinyal, gangguan, dan kesalahan yang disebabkan oleh efek multipath, terutama di lingkungan perkotaan, di dalam ruangan, atau di bawah gangguan elektronik. Dengan menggabungkan FOG ke dalam sistem navigasi inersia (INS), UAV dapat terus menentukan orientasi dan gerakannya bahkan ketika sinyal GPS hilang, memastikan kinerja dan keselamatan misi yang tidak terganggu.

Presisi Luar Biasa dan Hanyutan Rendah

FOG dikenal karena pengukuran rotasi yang sangat stabil dan hanyutan yang minimal dari waktu ke waktu — faktor penting dalam aplikasi yang membutuhkan navigasi yang tepat, seperti survei, pemetaan, dan operasi otonom. Hanyutan rendah ini memastikan bahwa bahkan dalam jangka waktu yang lama, pembacaan sensor tetap andal, mengurangi kemungkinan kesalahan yang dapat terakumulasi selama penerbangan yang diperpanjang.

Bagaimana Navigasi Berbasis FOG Bekerja di UAV

Biasanya, di UAV, FOG diintegrasikan ke dalam Unit Pengukuran Inersia (IMU), yang juga mencakup akselerometer untuk mengukur percepatan linier. IMU terus menyediakan data gerakan waktu nyata ke komputer navigasi onboard UAV. Komputer memproses data ini menggunakan algoritma fusi sensor untuk memperkirakan:

Sikap (roll, pitch, yaw)

Kecepatan sudut

Posisi dan kecepatan (jika dikombinasikan dengan GNSS)

Data ini memungkinkan kontrol penerbangan, stabilisasi, pelacakan titik arah, dan pengambilan keputusan otonom, dengan ketergantungan minimal pada sinyal eksternal.

LiCOF: Memimpin Inovasi dalam Navigasi Inersia

LiCOF, didirikan pada tahun 2019 dan berkantor pusat di Wuhan, China, adalah perusahaan mutakhir yang berspesialisasi dalam teknologi penginderaan inersia seperti giroskop serat optik, IMU berbasis MEMS, dan sistem navigasi terintegrasi. Solusi mereka dirancang untuk digunakan dalam aplikasi berkinerja tinggi seperti drone, robotika, kendaraan otonom, dan banyak lagi.

Cuplikan Perusahaan

Keahlian: R&D, pengembangan, dan integrasi sensor inersia canggih dan teknologi navigasi.

Rentang Produk: Termasuk sensor FOG presisi tinggi, IMU MEMS, dan modul GNSS/INS gabungan yang disesuaikan untuk penggunaan UAV.

Aplikasi: Robotika, drone, kendaraan otonom, pertanian cerdas, mesin teknik, dan komunikasi satelit.

Dengan memajukan teknologi inersia berbasis serat optik dan MEMS, LiCOF memungkinkan produsen UAV dan integrator sistem untuk membangun sistem navigasi yang berfokus pada presisi, keandalan, dan ketahanan — penting untuk operasi penting misi.

Manfaat Utama Navigasi Berbasis FOG di UAV

Sistem berbasis giroskop serat optik memberikan banyak keuntungan untuk navigasi UAV:

Keandalan Solid-State:

Kurangnya bagian yang bergerak berarti mengurangi keausan, lebih sedikit perawatan, dan masa pakai operasional yang diperpanjang dibandingkan dengan gyro mekanis tradisional.

Akurasi Tinggi:

FOG menawarkan hanyutan rendah dan pembacaan laju sudut yang stabil, penting untuk mempertahankan kontrol yang tepat selama penerbangan jangka panjang.

Ketahanan di Lingkungan yang Keras:

Tahan terhadap getaran, guncangan, dan gangguan elektromagnetik, FOG sangat ideal untuk UAV yang beroperasi dalam kondisi penerbangan yang dinamis dan menantang.

Kemandirian dari GPS:

INS yang diaktifkan FOG terus melacak gerakan dan orientasi bahkan ketika sinyal GNSS lemah atau tidak ada, memastikan operasi yang tidak terganggu.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

T: Apakah semua UAV menggunakan giroskop serat optik?

J: Tidak semua UAV. Banyak drone kelas konsumen atau hobi menggunakan giroskop MEMS karena alasan biaya dan ukuran. Namun, UAV industri atau militer kelas atas sering mengandalkan FOG atau sistem navigasi hibrida untuk memastikan presisi dan keandalan yang unggul.

T: Bisakah FOG sepenuhnya menggantikan GPS?

J: Meskipun FOG menawarkan data rotasi dan pelacakan gerakan yang sangat baik, mereka tidak mengukur posisi geografis absolut seperti GPS. Mereka melengkapi sistem GNSS, memastikan navigasi berkelanjutan ketika GPS tidak tersedia.

T: Apakah giroskop serat optik mahal?

J: FOG cenderung lebih mahal daripada sensor MEMS karena komponen optik canggih dan kemampuan berkinerja tinggi mereka. Namun, biayanya dibenarkan dalam aplikasi penting misi di mana navigasi yang tepat diperlukan, seperti operasi Beyond Visual Line of Sight (BVLOS).

T: Seberapa ringkas sistem navigasi berbasis FOG untuk UAV?

J: Kemajuan terbaru dalam miniaturisasi telah memungkinkan untuk mengintegrasikan modul FOG dan IMU yang ringkas ke dalam UAV berukuran kecil hingga sedang tanpa mengorbankan kinerja.

Kesimpulan

Giroskop serat optik adalah enabler utama dari sistem navigasi UAV berkinerja tinggi. Presisi, keandalan, dan ketangguhan mereka yang unggul membuatnya sangat diperlukan di lingkungan di mana sinyal GPS tidak dapat diandalkan atau tidak tersedia. Dengan menyediakan data rotasi yang akurat dan mendukung sistem navigasi inersia, FOG membantu meningkatkan stabilitas, kontrol, dan otonomi UAV — penting untuk menjalankan misi yang kompleks di seluruh sektor komersial, industri, dan pertahanan. Perusahaan seperti LiCOF, dengan keahlian mereka dalam penginderaan inersia dan integrasi navigasi, mendorong batas dari apa yang mungkin dalam teknologi UAV, membuka jalan bagi sistem navigasi yang lebih tangguh dan mampu di masa depan.