Żyroskopy światłowodowe umożliwiające precyzyjny, autonomiczny lot UAV

Żyroskop światłowodowy: przegląd

Czym są żyroskopy światłowodowe?

Żyroskopy światłowodowe (FOG) to zaawansowane czujniki prędkości kątowej, które wykrywają ruch obrotowy poprzez wykorzystanie zakłóceń świetlnych wewnątrz zwiniętych włókien optycznych.FOG działa bez ruchomych części, co zapewnia większą trwałość, mniejsze wymagania konserwacyjne oraz wyjątkową odporność na drgania i wstrząsy.

Po zintegrowaniu z systemami nawigacji bezzałogowych statków powietrznych, FOG dostarczają danych rotacyjnych w czasie rzeczywistym poprzez pomiar szybkości obrotu pojazdu wzdłuż osi obrotowej, odchylenia i przechylenia.Te dane są niezbędne do dokładnej oceny pozycji i kierunku., nawet gdy sygnały pozycjonowania zewnętrznego, takie jak GNSS, są zagrożone.

Dlaczego FOGs są kluczowe dla nawigacji bezzałogowej

Dokładna kontrola nastawienia i stabilność

W celu utrzymania kontroli nad nastawieniem drona  orientacja w stosunku do powierzchni Ziemi  żyroskopy odgrywają istotną rolę.umożliwiające dronom utrzymanie stabilnego lotuBez dokładnych danych z żyroskopu, bezzałogowe statki mogą doświadczać dryfu, oscylacji lub nie utrzymać stabilnej trasy lotu.

Nawigacja bez GPS

Chociaż systemy GPS i GNSS są powszechne, są podatne na zakłócenia sygnału, zakłócenia i błędy spowodowane efektami wielościeżkowymi, zwłaszcza w środowiskach miejskich, w pomieszczeniach wewnętrznych,lub pod wpływem zakłóceń elektronicznychWłączając FOG do inercyjnego systemu nawigacji (INS), drony mogą nadal określać swoją orientację i ruch, nawet gdy sygnały GPS są utracone.zapewnienie nieprzerwanego wykonywania misji i bezpieczeństwa.

Wyjątkowa precyzja i niski dryft

FOG są znane ze swoich wysoce stabilnych pomiarów rotacji i minimalnego dryfu w czasie.i autonomiczne operacjeTen niski drift zapewnia, że nawet przez dłuższy czas odczyty czujnika pozostają wiarygodne, zmniejszając prawdopodobieństwo błędów, które mogą się gromadzić podczas długich lotów.

Jak funkcjonuje nawigacja oparta na FOG w UAV

Zazwyczaj w dronach FOG są zintegrowane z jednostką pomiaru inercji (IMU), która zawiera również akcelerometry do pomiaru przyspieszenia liniowego.IMU stale dostarcza dane o ruchu w czasie rzeczywistym do pokładowego komputera nawigacyjnego UAVKomputer przetwarza te dane przy użyciu algorytmów fuzji czujników w celu oszacowania:

Stanowisko (roll, pitch, yaw)

Prędkość kątowa

Pozycja i prędkość (w połączeniu z GNSS)

Dane te umożliwiają sterowanie lotem, stabilizację, śledzenie punktów drogi i samodzielne podejmowanie decyzji, przy minimalnym uzależnieniu od sygnałów zewnętrznych.

LiCOF: wiodąca innowacja w nawigacji inercyjnej

LiCOF, założona w 2019 r. i z siedzibą w Wuhan w Chinach, jest najnowocześniejszą firmą specjalizującą się w technologiach czujników inercyjnych, takich jak żyroskopy światłowodowe, IMU oparte na MEMS,i zintegrowanych systemów nawigacjiNasze rozwiązania są przeznaczone do zastosowań o wysokiej wydajności, takich jak drony, robotyka, pojazdy autonomiczne i wiele innych.

Zdjęcie firmy

Specjalistyka: Badania i rozwój, rozwój i integracja zaawansowanych czujników inercyjnych i technologii nawigacyjnych.

Zakres produktów: obejmuje wysokiej precyzji czujniki FOG, MEMS IMU oraz połączone moduły GNSS/INS dostosowane do użytku przez UAV.

Zastosowania: robotyka, drony, autonomiczne pojazdy, inteligentne rolnictwo, maszyny inżynieryjne i łączność satelitarna.

Poprzez rozwój technologii inercyjnych opartych zarówno na włóknach optycznych, jak i MEMS, LiCOF umożliwia producentom dronów i integratorom systemów budowanie systemów nawigacyjnych skoncentrowanych na precyzji, niezawodności,i odporność .

Główne zalety nawigacji opartej na FOG w UAV

Systemy oparte na żyroskopie światłowodowym zapewniają liczne zalety nawigacji bezzałogowych statków powietrznych:

Niezawodność w stanie stałym:

Brak ruchomych części oznacza mniejsze zużycie, mniejszą konserwację i dłuższą żywotność w porównaniu z tradycyjnymi żyroskopami mechanicznymi.

Wysoka dokładność:

FOG zapewniają niskie przepływy i stabilne odczyty prędkości kątowej, kluczowe dla utrzymania precyzyjnej kontroli nad długimi lotami.

Odporność w trudnych warunkach:

Odporne na wibracje, wstrząsy i zakłócenia elektromagnetyczne, FOG są idealne dla dronów działających w dynamicznych i trudnych warunkach lotu.

Niezależność od GPS:

INS z funkcją FOG nadal śledzi ruch i orientację, nawet gdy sygnały GNSS są słabe lub nie występują, zapewniając nieprzerwaną pracę.

Często zadawane pytania (FAQ)

P: Czy wszystkie drony używają żyroskopów światłowodowych?

Odpowiedź: Nie wszystkie drony bezzałogowe. Wiele dronów użytkowych lub hobbystycznych wykorzystuje żyroskopy MEMS ze względu na koszty i rozmiar.wysokiej klasy przemysłowe lub wojskowe bezzałogowe statki często polegają na FOG lub hybrydowych systemach nawigacji w celu zapewnienia wyższej precyzji i niezawodności.

P: Czy FOG może całkowicie zastąpić GPS?

Odpowiedź: Chociaż FOG zapewniają doskonałe dane rotacyjne i śledzenie ruchu, nie mierzą one absolutnej pozycji geograficznej jak GPS.zapewnienie ciągłej nawigacji, gdy GPS nie jest dostępny.

P: Czy żyroskopy światłowodowe są drogie?

Odpowiedź: FOG są zazwyczaj droższe niż czujniki MEMS ze względu na ich zaawansowane komponenty optyczne i wysokiej wydajności.koszty są uzasadnione w zastosowaniach krytycznych dla misji, w których wymagana jest precyzyjna nawigacja;, takie jak operacje poza linią widzenia (BVLOS).

P: Jak kompaktowe mogą być systemy nawigacyjne oparte na FOG dla dronów?

Odpowiedź: Ostatnie postępy w miniaturyzacji umożliwiły zintegrowanie kompaktowych modułów FOG i IMU z małymi i średnimi dronami bez uszczerbku dla ich wydajności.

Wniosek

Żyroskopy z włókna optycznego są kluczowym elementem systemów nawigacji dronów o wysokiej wydajności.i solidność sprawiają, że są niezbędne w środowiskach, w których sygnały GPS są niewiarygodne lub niedostępnePoprzez dostarczanie dokładnych danych rotacyjnych i wspieranie układów nawigacji inercyjnych, FOG pomagają zwiększyć stabilność, kontrolę,W związku z tym, aby zapewnić bezpieczeństwo i autonomie,Firmy takie jak LiCOF, z ich doświadczeniem w wykrywaniu inercji i integracji nawigacji, posuwają granice możliwości technologii bezzałogowych,tworzenie w przyszłości jeszcze bardziej odpornych i zdolnych systemów nawigacji.