光ファイバージャイロスコープがUAVの精密自律飛行を可能に

光ファイバジャイロ：概要

光ファイバジャイロスコープとは？

光ファイバジャイロスコープ（FOG）は、コイル状の光ファイバ内の光干渉を利用して回転運動を検出する高度な角速度センサーです。従来の機械式ジャイロとは異なり、FOGは可動部品なしで動作するため、耐久性が向上し、メンテナンスの必要性が減り、振動や衝撃に対する優れた耐性を実現します。

UAVナビゲーションシステムに統合すると、FOGは、機体がロール、ピッチ、ヨー軸に沿ってどのくらいの速さで回転しているかを測定することにより、リアルタイムの回転データを提供します。このデータは、GNSSなどの外部測位信号が損なわれた場合でも、正確な姿勢と方位の推定に不可欠です。

FOGがUAVナビゲーションに不可欠な理由

正確な姿勢制御と安定性

UAVの姿勢（地球の表面に対する向き）を制御するために、ジャイロスコープは不可欠な役割を果たします。ジャイロスコープは、フライトコントローラーにリアルタイムの角速度データを提供し、ドローンが安定した飛行を維持し、スムーズな旋回を実行し、変化する空力に迅速に対応できるようにします。正確なジャイロデータがないと、UAVはドリフト、振動を経験したり、安定した飛行経路を維持できなくなる可能性があります。

GPSなしでのナビゲーション

GPSおよびGNSSシステムは一般的ですが、信号の中断、妨害、およびマルチパス効果によるエラーの影響を受けやすく、特に都市環境、屋内、または電磁干渉下ではそうです。FOGを慣性航法システム（INS）に組み込むことで、UAVはGPS信号が失われた場合でも、その向きと動きを継続的に判断でき、中断のないミッションのパフォーマンスと安全性を確保できます。

卓越した精度と低ドリフト

FOGは、非常に安定した回転測定と、時間の経過に伴う最小限のドリフトで知られています。これは、測量、マッピング、自律操作など、正確なナビゲーションを必要とするアプリケーションでは重要な要素です。この低ドリフトにより、長期間にわたってもセンサーの読み取り値が信頼性の高い状態を維持し、長時間の飛行で蓄積する可能性のあるエラーを減らすことができます。

UAVでのFOGベースのナビゲーションの仕組み

通常、UAVでは、FOGは、線形加速度を測定するための加速度計も含む慣性計測ユニット（IMU）に統合されています。IMUは、UAVのオンボードナビゲーションコンピューターにリアルタイムのモーションデータを継続的に提供します。コンピューターは、センサーフュージョンアルゴリズムを使用してこのデータを処理し、以下を推定します。

姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）

角速度

位置と速度（GNSSと組み合わせた場合）

このデータにより、フライト制御、安定化、ウェイポイント追跡、自律的な意思決定が可能になり、外部信号への依存を最小限に抑えることができます。

LiCOF：慣性航法のリーディングイノベーション

2019年に設立され、中国の武漢に本社を置くLiCOFは、光ファイバジャイロスコープ、MEMSベースのIMU、統合ナビゲーションシステムなどの慣性センシング技術を専門とする最先端の企業です。同社のソリューションは、ドローン、ロボット工学、自律走行車など、高性能アプリケーションでの使用を目的として設計されています。

会社概要

専門知識：高度な慣性センサーとナビゲーション技術の研究開発、開発、および統合。

製品範囲：UAV用に調整された高精度FOGセンサー、MEMS IMU、およびGNSS/INS複合モジュールが含まれます。

アプリケーション：ロボット工学、ドローン、自律走行車、スマート農業、建設機械、衛星通信。

LiCOFは、光ファイバとMEMSベースの慣性技術の両方を推進することにより、UAVメーカーとシステムインテグレーターが、精度、信頼性、および回復力に焦点を当てたナビゲーションシステムを構築できるようにします。これは、ミッションクリティカルな運用に不可欠です。

UAVにおけるFOGベースのナビゲーションの主な利点

光ファイバジャイロスコープベースのシステムは、UAVナビゲーションに多くの利点を提供します。

ソリッドステートの信頼性：

可動部品がないため、摩耗や損傷が少なく、メンテナンスが少なく、従来の機械式ジャイロと比較して運用寿命が長くなります。

高精度：

FOGは、低ドリフトと安定した角速度の読み取りを提供し、長時間の飛行を正確に制御するために不可欠です。

過酷な環境での回復力：

振動、衝撃、電磁干渉に耐えるFOGは、動的で困難な飛行条件下で動作するUAVに最適です。

GPSからの独立性：

FOG対応のINSは、GNSS信号が弱いまたは存在しない場合でも、動きと向きを追跡し続け、中断のない運用を保証します。

よくある質問（FAQ）

Q：すべてのUAVが光ファイバジャイロスコープを使用していますか？

A：すべてのUAVではありません。多くの消費者向けまたは趣味用のドローンは、コストとサイズの理由からMEMSジャイロスコープを使用しています。ただし、ハイエンドの産業用または軍事用UAVは、優れた精度と信頼性を確保するために、FOGまたはハイブリッドナビゲーションシステムに依存することがよくあります。

Q：FOGはGPSを完全に置き換えることができますか？

A：FOGは優れた回転データとモーション追跡を提供しますが、GPSのように絶対的な地理的位置を測定しません。GNSSシステムを補完し、GPSが利用できない場合に継続的なナビゲーションを保証します。

Q：光ファイバジャイロスコープは高価ですか？

A：FOGは、高度な光学コンポーネントと高性能機能により、MEMSセンサーよりも高価になる傾向があります。ただし、Beyond Visual Line of Sight（BVLOS）操作など、正確なナビゲーションが必要なミッションクリティカルなアプリケーションでは、コストは正当化されます。

Q：UAV用のFOGベースのナビゲーションシステムはどのくらいコンパクトにできますか？

A：最近の小型化の進歩により、性能を犠牲にすることなく、小型から中型のUAVにコンパクトなFOGモジュールとIMUを統合することが可能になりました。

結論

光ファイバジャイロスコープは、高性能UAVナビゲーションシステムの主要なイネーブラーです。その優れた精度、信頼性、堅牢性により、GPS信号が信頼できない、または利用できない環境では不可欠です。正確な回転データを提供し、慣性航法システムをサポートすることにより、FOGは、UAVの安定性、制御、および自律性を向上させるのに役立ちます。これは、商業、産業、および防衛部門全体で複雑なミッションを実行するために不可欠です。LiCOFのような企業は、慣性センシングとナビゲーション統合の専門知識により、UAVテクノロジーの可能性の限界を押し広げ、将来、さらに回復力があり、高性能なナビゲーションシステムの道を開いています。