จีโรสโกป์ ไฟเบอร์ออปติก ทําให้เครื่องบินไร้คนขับเคลื่อนสามารถบินได้อย่างแม่นยํา

ไฟเบอร์ออปติกไจโร: ภาพรวม

ไฟเบอร์ออปติกไจโรสโคปคืออะไร?

ไฟเบอร์ออปติกไจโรสโคป (FOG) เป็นเซ็นเซอร์วัดความเร็วเชิงมุมขั้นสูงที่ตรวจจับการเคลื่อนที่แบบหมุนโดยใช้การรบกวนของแสงภายในเส้นใยแก้วนำแสงแบบขด ต่างจากไจโรแบบกลไกทั่วไป FOG ทำงานโดยไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ซึ่งส่งผลให้มีความทนทานมากขึ้น ลดความต้องการในการบำรุงรักษา และทนทานต่อการสั่นสะเทือนและการกระแทกเป็นพิเศษ

เมื่อรวมเข้ากับระบบนำทาง UAV แล้ว FOG จะให้ข้อมูลการหมุนแบบเรียลไทม์โดยการวัดความเร็วในการหมุนของยานพาหนะตามแกนหมุน, พิช และเยาว์ ข้อมูลนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประมาณทัศนคติและทิศทางที่แม่นยำ แม้ว่าสัญญาณตำแหน่งภายนอก เช่น GNSS จะถูกบุกรุก

ทำไม FOG จึงมีความสำคัญต่อการนำทาง UAV

การควบคุมทัศนคติและความเสถียรที่แม่นยำ

เพื่อให้สามารถควบคุมทัศนคติของ UAV ได้ — การวางแนวเทียบกับพื้นผิวโลก — ไจโรสโคปมีบทบาทสำคัญ พวกเขาให้ข้อมูลอัตราเชิงมุมแบบเรียลไทม์แก่ตัวควบคุมการบิน ทำให้โดรนสามารถรักษาสถานะการบินที่มั่นคง เลี้ยวได้อย่างราบรื่น และตอบสนองต่อแรงอากาศพลศาสตร์ที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว หากไม่มีข้อมูลไจโรที่ถูกต้อง UAV อาจประสบกับการดริฟต์ การสั่น หรือไม่สามารถรักษาวิถีการบินที่มั่นคงได้

การนำทางโดยไม่มี GPS

แม้ว่าระบบ GPS และ GNSS จะเป็นเรื่องปกติ แต่ก็มีความเสี่ยงที่จะเกิดการหยุดชะงักของสัญญาณ การรบกวน และข้อผิดพลาดที่เกิดจากเอฟเฟกต์หลายเส้นทาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมในเมือง ในอาคาร หรือภายใต้การรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยการรวม FOG เข้ากับระบบนำทางเฉื่อย (INS) UAV สามารถกำหนดทิศทางและการเคลื่อนที่ได้ต่อไป แม้ว่าสัญญาณ GPS จะสูญหาย เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของภารกิจอย่างต่อเนื่อง

ความแม่นยำเป็นพิเศษและการดริฟต์ต่ำ

FOG เป็นที่รู้จักในด้านการวัดการหมุนที่เสถียรสูงและการดริฟต์น้อยที่สุดเมื่อเวลาผ่านไป — ปัจจัยสำคัญในการใช้งานที่ต้องการการนำทางที่แม่นยำ เช่น การสำรวจ การทำแผนที่ และการดำเนินงานแบบอัตโนมัติ การดริฟต์ต่ำนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าแม้ในช่วงระยะเวลานาน การอ่านค่าของเซ็นเซอร์ยังคงน่าเชื่อถือ ลดโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดที่อาจสะสมในระหว่างการบินเป็นเวลานาน

การนำทางแบบ FOG ทำงานอย่างไรใน UAV

โดยทั่วไป ใน UAV FOG จะถูกรวมเข้ากับหน่วยวัดความเฉื่อย (IMU) ซึ่งรวมถึงมาตรความเร่งเพื่อวัดความเร่งเชิงเส้น IMU ให้ข้อมูลการเคลื่อนไหวแบบเรียลไทม์แก่คอมพิวเตอร์นำทางบนเครื่องของ UAV อย่างต่อเนื่อง คอมพิวเตอร์ประมวลผลข้อมูลนี้โดยใช้อัลกอริธึมการหลอมรวมเซ็นเซอร์เพื่อประมาณ:

ทัศนคติ (ม้วน, พิช, เยาว์)

ความเร็วเชิงมุม

ตำแหน่งและความเร็ว (เมื่อรวมกับ GNSS)

ข้อมูลนี้ช่วยให้สามารถควบคุมการบิน เสถียรภาพ การติดตามจุดอ้างอิง และการตัดสินใจแบบอัตโนมัติ โดยมีการพึ่งพาอาศัยสัญญาณภายนอกน้อยที่สุด

LiCOF: นวัตกรรมชั้นนำในการนำทางเฉื่อย

LiCOF ก่อตั้งขึ้นในปี 2019 และมีสำนักงานใหญ่ในเมืองอู่ฮั่น ประเทศจีน เป็นบริษัทชั้นนำที่เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีการตรวจจับเฉื่อย เช่น ไฟเบอร์ออปติกไจโรสโคป, IMU ที่ใช้ MEMS และระบบนำทางแบบบูรณาการ โซลูชันของพวกเขาได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น โดรน หุ่นยนต์ ยานยนต์อัตโนมัติ และอื่นๆ

ภาพรวมของบริษัท

ความเชี่ยวชาญ: การวิจัยและพัฒนา การพัฒนา และการรวมเซ็นเซอร์เฉื่อยขั้นสูงและเทคโนโลยีการนำทาง

กลุ่มผลิตภัณฑ์: รวมถึงเซ็นเซอร์ FOG ความแม่นยำสูง, MEMS IMU และโมดูล GNSS/INS แบบรวมที่ปรับแต่งสำหรับการใช้งาน UAV

การใช้งาน: หุ่นยนต์, โดรน, ยานยนต์อัตโนมัติ, เกษตรกรรมอัจฉริยะ, เครื่องจักรวิศวกรรม และการสื่อสารผ่านดาวเทียม

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเฉื่อยทั้งแบบไฟเบอร์ออปติกและแบบ MEMS LiCOF ช่วยให้ผู้ผลิต UAV และผู้รวมระบบสามารถสร้างระบบนำทางที่เน้นความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือ และความยืดหยุ่น — ซึ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินงานที่สำคัญต่อภารกิจ

ประโยชน์หลักของการนำทางแบบ FOG ใน UAV

ระบบที่ใช้ไฟเบอร์ออปติกไจโรสโคปมีข้อดีหลายประการสำหรับการนำทาง UAV:

ความน่าเชื่อถือแบบโซลิดสเตต:

การไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่หมายถึงการสึกหรอน้อยลง การบำรุงรักษาน้อยลง และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นเมื่อเทียบกับไจโรกระแสไฟฟ้าแบบกลไกทั่วไป

ความแม่นยำสูง:

FOG ให้การอ่านค่าอัตราเชิงมุมที่ต่ำและเสถียร ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาการควบคุมที่แม่นยำในระหว่างการบินเป็นเวลานาน

ความยืดหยุ่นในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง:

ทนต่อการสั่นสะเทือน การกระแทก และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า FOG เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ UAV ที่ทำงานในสภาวะการบินแบบไดนามิกและท้าทาย

ความเป็นอิสระจาก GPS:

INS ที่เปิดใช้งาน FOG ยังคงติดตามการเคลื่อนที่และการวางแนวแม้ว่าสัญญาณ GNSS จะอ่อนหรือไม่มีอยู่ เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานอย่างต่อเนื่อง

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

ถาม: UAV ทั้งหมดใช้ไฟเบอร์ออปติกไจโรสโคปหรือไม่

ตอบ: ไม่ใช่ UAV ทั้งหมด โดรนสำหรับผู้บริโภคหรืองานอดิเรกจำนวนมากใช้ไจโรสโคป MEMS ด้วยเหตุผลด้านต้นทุนและขนาด อย่างไรก็ตาม UAV ระดับอุตสาหกรรมหรือทหารระดับไฮเอนด์มักจะพึ่งพา FOG หรือระบบนำทางแบบไฮบริดเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำและความน่าเชื่อถือที่เหนือกว่า

ถาม: FOG สามารถแทนที่ GPS ได้ทั้งหมดหรือไม่

ตอบ: ในขณะที่ FOG ให้ข้อมูลการหมุนและการติดตามการเคลื่อนไหวที่ยอดเยี่ยม แต่ก็ไม่ได้วัดตำแหน่งทางภูมิศาสตร์สัมบูรณ์เหมือน GPS พวกเขาเสริมระบบ GNSS เพื่อให้มั่นใจถึงการนำทางอย่างต่อเนื่องเมื่อ GPS ไม่พร้อมใช้งาน

ถาม: ไฟเบอร์ออปติกไจโรสโคปมีราคาแพงหรือไม่

ตอบ: FOG มีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่าเซ็นเซอร์ MEMS เนื่องจากส่วนประกอบทางแสงขั้นสูงและความสามารถในการทำงานที่มีประสิทธิภาพสูง อย่างไรก็ตาม ต้นทุนมีความสมเหตุสมผลในการใช้งานที่สำคัญต่อภารกิจซึ่งจำเป็นต้องมีการนำทางที่แม่นยำ เช่น การดำเนินงาน Beyond Visual Line of Sight (BVLOS)

ถาม: ระบบนำทางแบบ FOG สามารถมีขนาดกะทัดรัดสำหรับ UAV ได้อย่างไร

ตอบ: ความก้าวหน้าล่าสุดในการย่อขนาดทำให้สามารถรวมโมดูล FOG และ IMU ขนาดกะทัดรัดเข้ากับ UAV ขนาดเล็กถึงขนาดกลางได้โดยไม่ลดทอนประสิทธิภาพ

บทสรุป

ไฟเบอร์ออปติกไจโรสโคปเป็นตัวเปิดใช้งานหลักของระบบนำทาง UAV ประสิทธิภาพสูง ความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือ และความแข็งแกร่งที่เหนือกว่าทำให้สิ่งเหล่านี้ขาดไม่ได้ในสภาพแวดล้อมที่สัญญาณ GPS ไม่น่าเชื่อถือหรือไม่พร้อมใช้งาน ด้วยการให้ข้อมูลการหมุนที่ถูกต้องและสนับสนุนระบบนำทางเฉื่อย FOG ช่วยเพิ่มเสถียรภาพ การควบคุม และความเป็นอิสระของ UAV — ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำเนินภารกิจที่ซับซ้อนในภาคส่วนการค้า อุตสาหกรรม และการป้องกันประเทศ บริษัทต่างๆ เช่น LiCOF ด้วยความเชี่ยวชาญในการตรวจจับเฉื่อยและการรวมการนำทาง กำลังผลักดันขอบเขตของสิ่งที่เป็นไปได้ในเทคโนโลยี UAV ปูทางไปสู่ระบบนำทางที่ยืดหยุ่นและมีความสามารถมากขึ้นในอนาคต