در زمینه ناوبری بی حرکت، جیروسکوپ های فیبر نوری (FOG) و جیروسکوپ های سیستم میکرو الکترو مکانیکی (MEMS) دو فناوری اصلی هستند.اولی بر بازار بالا با دقت فوق العاده بالا تسلط دارد، در حالی که آخرین با اندازه فشرده و هزینه کم خود به سناریوهای روزمره نفوذ می کند.آنها یک الگوی مکمل بر اساس تفاوت در اصول خود را تشکیل می دهند، به طور مشترک از نیازهای سنجش بی وقفه از الکترونیک مصرفی تا هوافضا پشتیبانی می کنند.
اختلاف اصول: تفاوت اساسی بین تداخل نوری و سنجش میکرو ارتعاش
تفاوت اصلی بین دو ژایروسکوپ ناشی از اصول فیزیکی آنها است.که در جهت ساعت و در جهت مخالف ساعت در امتداد یک سیم پیچ فیبر نوری از صدها متر تا چندین کیلومتر گسترش می یابدهنگامی که حامل چرخش می کند، یک تفاوت مسیر نوری بین دو پرتو ایجاد می شود و سرعت زاویه ای را می توان از طریق تغییرات در حاشیه های تداخل محاسبه کرد.کل سیستم هیچ قطعه مکانیکی متحرک ندارد و عمدتاً به طراحی دقیق نوری متکی است.
از سوی دیگر، جیروسکوپ های MEMS بر اثر کوریولیس تکیه می کنند. میکروسروکتورهایی مانند چنگال های تنظیم کننده یا حلقه های رزونانس بر روی یک وفر سیلیکونی حک شده و از طریق نیروی الکترواستاتیک به لرزش هدایت می شوند.لرزش ارتگونال تولید شده در طول چرخش می تواند به سیگنال های الکتریکی از طریق تغییرات ظرفیت برای اندازه گیری تبدیل شودتولید آن با فرآیندهای مدار یکپارچه سازگار است، که امکان ادغام در سطح تراشه را فراهم می کند، که کلید کوچک سازی است.
بازی عملکرد: تعادل بین دقت و هزینه
مقایسه پارامترهای عملکرد، تفاوت در موقعیت آنها را برجسته می کند. از نظر دقت، FOG مزیت قابل توجهی دارد:مدل های متوسط تا بالا می توانند ثبات انحراف کمتر از 0 را به دست آورند..001 ° / h، حفظ ناوبری با دقت بالا برای مدت طولانی بدون سیگنال های ماهواره ای. با این حال، جیروسکوپ های MEMS معمولاً از 1 ° / h تا 1000 ° / h دقت دارند.اگرچه محصولات درجه تاکتیکی به موفقیت 0.05°/h، آنها به شدت تحت تاثیر درجه حرارت و ارتعاش هستند و نیاز به جبران الگوریتمی دارند.
MEMS از نظر مقرون به صرفه بسیار برتر است: با اندازه ای در سطح میلی متر، مصرف انرژی در سطح میلی وات، و هزینه ی یک واحد تنها چند دلار آمریکا،برای تولید انبوه ۱۰۰ میلیون مورد مناسب استبا این حال، FOG نیاز به فیبر نوری خاص و اجزای نوری دارد، که منجر به هزینه ای از صدها تا هزاران دلار می شود. حجم آن عمدتا در سطح سانتی متر مکعب است،و مصرف برق آن به اندازه 100 میلی وات به 1 وات استبا این حال، در محیط های شدید، ساختار تمام جامد FOG بدون فرسایش مکانیکی قابل اطمینان تر است و مقاومت بیشتر در برابر ضربه و ارتعاش دارد.
انطباق سناریو: تقسیم کار بین نیاز بالا و محبوبیت گسترده
الکترونیک خودرو یک زمینه کاربردی معمول برای MEMS است. در سیستم ESP خودروهای مدرن، جیروسکوپ های MEMS در زمان واقعی سرعت حرکت بدنه خودرو را تشخیص می دهند. هنگامی که یک پیشگام لغزش تشخیص داده می شود،مداخله ترمینی بلافاصله برای تثبیت خودرو آغاز می شود.، و آن را به یک پیکربندی استاندارد در مدل های متوسط تا بالا تبدیل شده است.سناریوهای مانند چرخش صفحه نمایش تلفن همراه و UAV در حال حرکت نیز به مزایای هزینه خود برای تحقق اجرای کاربردی تکیه می کنند..
از سوی دیگر، FOG در زمینه دقت بالا تسلط دارد. ناوبری کشتی های دریایی باید برای مدت طولانی مستقل از سیگنال های ماهواره ای باشد.و ثبات بالا از FOG باعث می شود آن را یک جزء اصلیدر استخراج چاه نفت، مقاومت آن در برابر دمای بالا و فشار بالا می تواند مسیر حفاری را با دقت کنترل کند.اطمینان از دقت ضرب در محیط های الکترومغناطیسی پیچیده.
یک همپوشانی در بازار متوسط وجود دارد: برای UAVهای دریایی گوانگژو در هنگام گشت باران و مه، MEMS درجه تاکتیکی می تواند هزینه و دقت را متعادل کند.اگر نیاز به ناوبری طولانی مدت بدون سیگنال های ماهواره ای باشد، FOG با دقت پایین قابل اطمینان تر است. انتخاب بستگی به اولویت های MEMS برای حساسیت هزینه و FOG برای الزامات دقت دارد.
روندهای آینده: پیشرفت متقابل در تکمیل
تکرار فناوری مرز بین این دو را محو می کند: دقت MEMS از طریق اصلاح مواد و بهینه سازی الگوریتم همچنان بهبود می یابد.تجهیزات OCS گوگل از اجزای آینه های کوچک خود استفاده کرده است، و انتظار می رود حجم محموله آن تا سال 2030 به 300،000 واحد برسد. در همین حال ، FOG در حال پیشرفت در کوچک سازی است ، با مدل های درجه نظامی که قبلاً برای دستگاه های دستی سازگار شده اند.
در دراز مدت، این دو به تکمیل یکدیگر ادامه خواهند داد: MEMS نفوذ خود را در الکترونیک مصرفی، اینترنت اشیاء و سایر زمینه ها عمیق تر می کند.موقعیت FOG در سناریوهای پیشرفته مانند هوافضا و ناوبری استراتژیک همچنان ثابت استمسیر نوآوری آینده ممکن است در کاربرد یکپارچه این دو با ناوبری ماهواره ای، پیدا کردن تعادل بهتر بین دقت و هزینه باشد.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!
