ژیروسکوپ‌های فیبر نوری، پهپادها را قادر به پرواز خودکار دقیق می‌سازند.

فیبر نوری جیرو: یک مرور کلی

جیروسکوپ های فیبر نوری چیست؟

جیروسکوپ های فیبر نوری (FOG) سنسورهای پیشرفته سرعت زاویه ای هستند که حرکت چرخش را با استفاده از تداخل نور در داخل فیبر نوری پیچیده تشخیص می دهند. بر خلاف جیروسکوپ های مکانیکی سنتی،فوگ ها بدون هیچ قسمت متحرک کار می کنند.، که منجر به دوام بیشتر، نیاز به نگهداری کمتر و مقاومت استثنایی در برابر لرزش و شوک می شود.

هنگامی که در سیستم های ناوبری UAV ادغام می شوند، FOG ها با اندازه گیری سرعت چرخش وسیله نقلیه در امتداد محور رول، پیچ و یوی، داده های چرخش را در زمان واقعی ارائه می دهند.اين اطلاعات براي بررسي دقيق موضع و جهت مهم هستند، حتی زمانی که سیگنال های موقعیت مکانی خارجی مانند GNSS به خطر می افتد.

چرا فوگ ها برای ناوبری بدون سرنشین بسیار مهم هستند؟

کنترل دقیق نگرش و ثبات

برای حفظ کنترل بر روی حالت UAV، جهت گیری نسبت به سطح زمین، جیروسکوپ ها نقش اساسی ایفا می کنند. آنها به کنترل کننده پرواز داده های سرعت زاویه ای را در زمان واقعی ارائه می دهند.اجازه دادن به هواپیماهای بدون سرنشین برای حفظ پرواز ثابتبدون توجه به داده های دقیق ژایرو، UAV ها ممکن است دچار حرکت، نوسانات یا عدم حفظ مسیر پرواز پایدار شوند.

ناوبری بدون جی پی اس

اگرچه سیستم های GPS و GNSS رایج هستند، اما آنها مستعد وقفه سیگنال، اختلال و خطاهای ناشی از اثرات چند مسیر هستند، به ویژه در محیط های شهری، داخلی،یا تحت تداخل الکترونیکبا ترکیب FOG ها در سیستم ناوبری بی وقفه (INS) ، UAV ها می توانند جهت گیری و حرکت خود را حتی در صورت از دست دادن سیگنال های GPS نیز تعیین کنند.تضمین عملکرد و ایمنی ماموریت بدون وقفه.

دقت استثنایی و حرکت کم

FOG ها به خاطر اندازه گیری های چرخش بسیار پایدار و کمترین حرکت در طول زمان شناخته شده اند که یک عامل حیاتی در کاربردهایی است که نیاز به ناوبری دقیق مانند نقشه برداری، نقشه برداری،و عملیات مستقلاین حرکت کم تضمین می کند که حتی در طول دوره های طولانی، قراءات سنسور قابل اعتماد باقی می ماند، احتمال اشتباهاتی را که می تواند در طول پرواز های طولانی تجمع یابد، کاهش می دهد.

نحوه کار ناوبری مبتنی بر فوگ در UAV ها

به طور معمول، در UAV ها، FOG ها در یک واحد اندازه گیری بی وقفه (IMU) ادغام می شوند که همچنین شامل شتاب سنج برای اندازه گیری شتاب خطی است.IMU به طور مداوم داده های حرکتی را در زمان واقعی به کامپیوتر ناوبری UAV ارائه می دهدکامپیوتر این داده ها را با استفاده از الگوریتم های همجوشی حسگرها پردازش می کند تا تخمین بزند:

نگرش (رول، ارتفاع، yaw)

سرعت زاویه

موقعیت و سرعت (در صورت ترکیب با GNSS)

این داده ها امکان کنترل پرواز، ثبات، ردیابی نقطه راه و تصمیم گیری مستقل را با وابستگی حداقل به سیگنال های خارجی فراهم می کند.

LiCOF: نوآوری پیشرو در ناوبری جاودان

LiCOF که در سال ۲۰۱۹ تاسیس شد و در ووهان چین مستقر است، یک شرکت پیشرفته است که در فناوری های سنجش جاودانگی مانند ژایروسکوپ های فیبر نوری، IMU های مبتنی بر MEMS،و سیستم های ناوبری یکپارچهراه حل های آنها برای استفاده در برنامه های کاربردی با عملکرد بالا مانند هواپیماهای بدون سرنشین، رباتیک، وسایل نقلیه مستقل و موارد دیگر طراحی شده است.

عکس شرکت

تخصص: تحقیق و توسعه، توسعه و ادغام سنسورهای پیشرفته بی وقفه و فن آوری های ناوبری.

طیف محصول: شامل سنسورهای FOG با دقت بالا، IMU های MEMS و ماژول های ترکیبی GNSS / INS که برای استفاده از UAV طراحی شده اند.

کاربردها: رباتیک، هواپیماهای بدون سرنشین، وسایل نقلیه مستقل، کشاورزی هوشمند، ماشین آلات مهندسی و ارتباطات ماهواره ای.

با پیشرفت هر دو فن آوری بی وقفه مبتنی بر فیبر نوری و MEMS، LiCOF به تولید کنندگان UAV و یکپارچه سازان سیستم امکان می دهد سیستم های ناوبری را با تمرکز بر دقت، قابلیت اطمینان،و انعطاف پذیری برای عملیات مهم مهم.

مزایای اصلی ناوبری مبتنی بر FOG در UAV

سیستم های مبتنی بر جیروسکوپ فیبر نوری مزایای متعددی برای ناوبری UAV ارائه می دهند:

قابل اعتماد بودن حالت جامد:

عدم وجود قطعات متحرک به معنای کاهش فرسایش، نگهداری کمتر و طول عمر عملیاتی طولانی در مقایسه با جیروس های مکانیکی سنتی است.

دقت بالا:

فوگ ها حرکت کم و نرخ زاویه ای ثابت را ارائه می دهند، که برای حفظ کنترل دقیق در پرواز های طولانی مدت بسیار مهم است.

مقاومت در محیط های خشن:

مقاومت در برابر لرزش، شوک و تداخل الکترومغناطیسی، FOG ها برای UAV ها در شرایط پرواز پویا و چالش برانگیز ایده آل هستند.

استقلال از GPS:

یک INS فعال شده بر روی FOG همچنان حرکت و جهت گیری را حتی زمانی که سیگنال های GNSS ضعیف یا غایب هستند، پیگیری می کند و عملکرد بدون وقفه را تضمین می کند.

سوالات متداول (FAQ)

س: آیا تمام UAV ها از ژایروسکوپ های فیبر نوری استفاده می کنند؟

ج: نه همه UAV ها. بسیاری از هواپیماهای بدون سرنشین مصرف کننده یا سرگرمی از جیروسکوپ های MEMS به دلایل هزینه و اندازه استفاده می کنند.UAV های صنعتی یا نظامی پیشرفته اغلب به FOG ها یا سیستم های ناوبری ترکیبی برای اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان بالاتر متکی هستند..

س: آیا می توان به طور کامل جایگزین GPS شد؟

ج: در حالی که FOG ها داده های چرخش و ردیابی حرکت عالی را ارائه می دهند، آنها موقعیت جغرافیایی مطلق مانند GPS را اندازه گیری نمی کنند. آنها سیستم های GNSS را تکمیل می کنند،اطمینان از ناوبری مداوم در صورت عدم دسترسی به GPS.

س: آیا جیروسکوپ های فیبر نوری گران هستند؟

A: FOG ها به دلیل اجزای نوری پیشرفته و قابلیت های عملکرد بالا، گران تر از سنسورهای MEMS هستند.هزینه در برنامه های مهم ماموریت که نیاز به ناوبری دقیق دارند، توجیه شده است.، مانند عملیات فراتر از خط دید (BVLOS).

س: سیستم های ناوبری مبتنی بر FOG تا چه اندازه می توانند برای UAV ها جمع شوند؟

ج: پیشرفت های اخیر در مینیاتوریزاسیون امکان ادغام ماژول های فشرده FOG و IMU را در UAV های کوچک تا متوسط بدون از دست دادن عملکرد فراهم کرده است.

نتیجه گیری

ژايروسکوپ هاي فيبر نوري يک عامل اصلي در سيستم هاي ناوبدي بي پي ام با کارايي بالا هستند دقيقي فوق العاده، امنيتو پایداری آنها را در محیط هایی که سیگنال های GPS قابل اعتماد نیستند یا در دسترس نیستند، ضروری می کنند.با ارائه داده های چرخش دقیق و پشتیبانی از سیستم های ناوبری بی وقفه، FOG ها به افزایش ثبات UAV، کنترل،و خودمختاری برای انجام مأموریت های پیچیده در سراسر تجارتشرکت هایی مانند LiCOF، با تخصص خود در سنجش بی وقفه و ادغام ناوبری،راه را برای سیستم های ناوبری مقاوم تر و توانمند در آینده فراهم می کند.