Koordinata tizimlariga talablarning ortishi navigatsiyaning yangi tamoyillarini ishlab chiqishni talab qiladi. Xususan, zamonaviylik talab qilgan shartlardan biri maqsadli ob'ektlarning joylashishini o'lchashning nisbatan mustaqil vositalarini joriy etish edi. Bu imkoniyatlar inertial navigatsiya tizimi bilan taʼminlangan boʻlib, u radio mayoqlar va sunʼiy yoʻldoshlardan signallarga ehtiyojni yoʻq qiladi.
Texnologiyaga umumiy nuqtai
Inertial navigatsiya mexanika qonunlariga asoslanadi, bu sizga jismlar harakati parametrlarini belgilangan sanoq tizimiga nisbatan aniqlash imkonini beradi. Birinchi marta navigatsiyaning ushbu printsipi nisbatan yaqinda kema girokompaslarida qo'llanila boshlandi. Ushbu turdagi o'lchov vositalarini takomillashtirish bilan paydo bo'ldijismlarning tezlashishiga qarab o'lchangan parametrlarni aniqlaydigan texnika. Inertial navigatsiya tizimi nazariyasi 1930-yillarga yaqin shakllana boshladi. Shu paytdan boshlab bu sohadagi tadqiqotchilar mexanik tizimlarning barqarorligi tamoyillariga ko'proq e'tibor berishni boshladilar. Amalda, bu kontseptsiyani amalga oshirish juda qiyin, shuning uchun uzoq vaqt davomida u faqat nazariy shaklda qoldi. Ammo soʻnggi oʻn yilliklarda kompyuterlar asosidagi maxsus jihozlar paydo boʻlishi bilan inertial navigatsiya vositalari aviatsiya, suv muhandisligi va hokazolarda faol qoʻllanila boshlandi.
Tizim komponentlari
Har qanday inertial tizimning majburiy elementlari sezgir oʻlchash asboblari va hisoblash qurilmalari bloklaridir. Birinchi toifadagi elementlar giroskoplar va akselerometrlar bilan ifodalanadi, ikkinchisi esa ma'lum hisoblash algoritmlarini amalga oshiradigan kompyuter uskunalari. Usulning aniqligi ko'p jihatdan sezgir qurilmalarning xususiyatlariga bog'liq. Misol uchun, ishonchli ma'lumotlar inertial navigatsiya tizimlarini faqat akselerometrlar bilan birgalikda aniq turdagi giroskoplar bilan olish imkonini beradi. Ammo bu holda, texnik jihozlar elektromexanik to'ldirishning yuqori murakkabligi ko'rinishida jiddiy kamchilikka ega, uskunaning katta o'lchamlari haqida gapirmasa ham bo'ladi.
Tizim qanday ishlaydi
Inertial tizim yordamida koordinatalarni aniqlash usuli jismlarning tezlashishi haqidagi ma'lumotlarni, shuningdek, ularningburchak tezliklari. Buning uchun yana to'g'ridan-to'g'ri maqsadli ob'ektga o'rnatilgan sezgir elementlardan foydalaniladi, buning yordamida meta-pozitsiya, harakatlanish kursi, bosib o'tgan masofa va tezlik haqida ma'lumot olinadi. Bundan tashqari, inertial navigatsiya tizimining ishlash printsipi ob'ektni barqarorlashtirish va hatto avtomatik boshqarish vositalaridan foydalanishga imkon beradi. Bunday maqsadlar uchun giroskopik uskunaga ega chiziqli tezlashtirish sensorlari qo'llaniladi. Ushbu qurilmalar yordamida ob'ektning traektoriyasiga nisbatan ishlaydigan hisobot tizimi shakllanadi. Yaratilgan koordinatalar tizimiga ko'ra, moyillik va aylanish burchaklari aniqlanadi. Ushbu texnologiyaning afzalliklari orasida avtonomiya, avtomatlashtirish imkoniyati va yuqori darajadagi shovqinga chidamlilik mavjud.
Inertial navigatsiya tizimlarining tasnifi
Asosan, koʻrib chiqilayotgan navigatsiya tizimlari platforma va strapdown (SINS) ga boʻlinadi. Birinchisi geografik deb ham ataladi va ikkita platformani o'z ichiga olishi mumkin. Ulardan biri giroskoplar tomonidan ta'minlanadi va inertial maydonga yo'n altiriladi, ikkinchisi esa akselerometrlar tomonidan boshqariladi va gorizontal tekislikka nisbatan barqarorlashadi. Natijada, koordinatalar ikki platformaning o'zaro joylashuvi haqidagi ma'lumotlardan foydalangan holda aniqlanadi. SINS modellari texnologik jihatdan ilg'or hisoblanadi. Strapdown inertial navigatsiya tizimi gyroplatformalardan foydalanishdagi cheklovlar bilan bog'liq kamchiliklardan mahrum. Tezlik vabunday modellardagi ob'ektlarning joylashuvi burchak yo'nalishi bo'yicha ma'lumotlarni yozishga qodir bo'lgan raqamli hisoblashga o'tkaziladi. SINS tizimlarining zamonaviy rivojlanishi dastlabki maʼlumotlarning aniqligini kamaytirmasdan hisoblash algoritmlarini optimallashtirishga qaratilgan.
Platforma tizimlarining yoʻnalishini aniqlash usullari
Ob'ekt dinamikasi bo'yicha dastlabki ma'lumotlarni aniqlash uchun platformalar bilan ishlaydigan tizimlar va dolzarblikni yo'qotmang. Hozirgi vaqtda platforma inertial navigatsiya modellarining quyidagi turlari muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda:
- Geometrik tizim. Yuqorida tavsiflangan ikkita platformali standart model. Bunday tizimlar juda aniq, ammo ular koinotda ishlaydigan yuqori manevrli transport vositalariga xizmat ko'rsatishda cheklovlarga ega.
- Tahlil tizimi. Bundan tashqari, yulduzlarga nisbatan statsionar bo'lgan akselerometr va giroskoplardan foydalaniladi. Bunday tizimlarning afzalliklari raketalar, vertolyotlar va qiruvchi samolyotlar kabi boshqariladigan ob'ektlarga samarali xizmat ko'rsatish qobiliyatini o'z ichiga oladi. Ammo hatto strapdown inertial navigatsiya tizimi bilan solishtirganda ham, analitik tizimlar ob'ekt dinamikasi parametrlarini aniqlashda past aniqlikni namoyish etadi.
- Yarim tahliliy tizim. Mahalliy ufqda doimiy ravishda barqarorlashadigan bitta platforma tomonidan taqdim etilgan. Bu bazada giroskop va akselerometr mavjud va hisob-kitoblar ishchi platformadan tashqarida tashkil etilgan.
Inertial sun'iy yo'ldosh tizimlarining xususiyatlari
Bu sun'iy yo'ldosh signal manbalari va ko'rib chiqilgan inertial modellarning afzalliklarini birlashtirgan integratsiyalashgan navigatsiya tizimlarining istiqbolli sinfidir. Mashhur sun'iy yo'ldosh tizimlaridan farqli o'laroq, bunday tizimlar burchak yo'nalishi bo'yicha ma'lumotlardan qo'shimcha ravishda foydalanish va navigatsiya signallari mavjud bo'lmaganda mustaqil joylashishni aniqlash algoritmlarini shakllantirish imkonini beradi. Qo'shimcha geolokatsiya ma'lumotlarini olish qimmat uskunalardan voz kechib, nozik elementlarning modellarini texnik jihatdan soddalashtirishga imkon beradi. Inertial sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimining afzalliklari past og'irlik, kichik o'lcham va ma'lumotlarni qayta ishlashning soddalashtirilgan sxemalarini o'z ichiga oladi. Boshqa tomondan, MEMS giroskoplarining beqarorligi ma'lumotlarni aniqlashda xatolarning to'planishiga olib keladi.
Inertial tizimlarning qoʻllanish sohalari
Inertial navigatsiya texnologiyasining potentsial iste'molchilari orasida turli sanoat tarmoqlari vakillari bor. Bu nafaqat astronavtika va aviatsiya, balki avtomobil (navigatsiya tizimlari), robototexnika (kinematik xususiyatlarni boshqarish vositalari), sport (harakat dinamikasini aniqlash), tibbiyot va hatto maishiy texnika va boshqalar.
Xulosa
Tushunmasi o’tgan asrda shakllana boshlagan inertial navigatsiya nazariyasini bugungi kunda mexatronikaning to’laqonli bo’limi deb hisoblash mumkin. Biroq, so'nggi yutuqlar kelajakni ko'rsatishi mumkinpaydo bo'ladi va yanada progressiv kashfiyotlar. Bu inertial navigatsiya tizimlarining informatika va elektronika bilan yaqin o'zaro ta'siridan dalolat beradi. Nazariy mexanikaga asoslangan tegishli texnologiyalarni ishlab chiqish uchun maydonni kengaytiradigan yangi ambitsiyali vazifalar paydo bo'ladi. Shu bilan birga, ushbu yo'nalishdagi mutaxassislar texnik vositalarni optimallashtirish ustida faol ishlamoqda, ularning asosiylari mikromexanik giroskoplardir.
