Решение за инерција за навигација со оптички влакна во воздухот

Системот за навигација со висока прецизност е основната опрема на контролата на навигацијата на авионите и прецизниот напад на неговиот вооружен систем.Нејзините мејнстрим шеми вклучуваат шеми на платформа и шеми за задржување.^[1-4].Во моментов, воздушниот систем за навигација е комбинација од ласерски жиро систем за навигација и жиро оптички влакна за навигација. Системот за навигација со оптички жиро се користи нашироко во американската флота на борбени авиони^[1].Northrop Grumman Company го разви навигацискиот систем LN-251 за хеликоптер со важен симбол на жиро со оптички влакна со висока прецизност, а потоа го разви LN-260 за да се прилагоди на навигацијата на авионите. LN-260 беше избран од американските воздухопловни сили за надградба на авионика на мултинационалната борбена флота F-16. Пред распоредувањето, системот LN-260 беше тестиран за да се постигне точност на позицијата од 0,49n милји (CEP), грешка во брзината на север од 1,86ft/s (RMS) и Грешка на брзината кон исток од 2,43 стапки/с (RMS) во високо динамична средина. Затоа, оптичкиот инертен систем за навигација може целосно да ги исполни оперативните барања на авионот во однос на способноста за навигација и наведување^[1].

Во споредба со ласерскиот жиро систем за навигација, системот за навигација со оптички влакна гиро ги има следните предности: 1) не му треба механички треперење, ја поедноставува структурата на системот и сложеноста на дизајнот за намалување на вибрациите, ја намалува тежината и потрошувачката на енергија и ја подобрува доверливост на системот за навигација; 2) Прецизниот спектар на жиро со оптички влакна опфаќа тактичко ниво до стратешко ниво, а неговиот соодветен систем за навигација може исто така да формира соодветен спектар на навигациски систем, покривајќи сè, од системот за став до системот за навигација за долг дострел. авиони за издржливост; 3) Волуменот на жироскопот со оптички влакна директно зависи од големината на прстенот со влакна.Со зрелата примена на влакна со фин дијаметар, волуменот на жироскопот со оптички влакна со иста точност станува сè помал и помал, а развојот на светлината и минијатуризацијата е неизбежен тренд.

Целокупна шема за дизајн

Системот за навигација со жиро со оптички влакна во воздухот целосно ги зема предвид дисипацијата на топлината на системот и фотоелектричното одвојување и ја усвојува шемата „три шуплини“^[6,7], вклучително и IMU празнина, електронска празнина и секундарна енергетска празнина.Шуплината на IMU се состои од структура на телото IMU, прстен за чувствителност на оптички влакна и кварцен флексибилен акцелерометар (кварц плус метар); Електронската празнина се состои од жиро фотоелектрична кутија, табла за конверзија на метар, компјутер за навигација и интерфејс и водич за санитарни услови. плоча;Секундарната шуплина за напојување се состои од спакуван секундарен модул за напојување, EMI филтер, кондензатор за полнење-празнење. Жиро-фотоелектричната кутија и прстенот со оптички влакна во шуплината IMU заедно ја сочинуваат жиро компонентата, а кварцниот флексибилен акцелерометар и плочата за конверзија на метар заедно ја сочинуваат компонентата на акцелерометарот^[8].

Целокупната шема го нагласува одвојувањето на фотоелектричните компоненти и модуларниот дизајн на секоја компонента, како и посебниот дизајн на оптичкиот систем и системот на кола за да се обезбеди целокупна дисипација на топлина и потиснување на вкрстените пречки. Со цел да се подобри дебагирањето и технологијата на склопување на производот, конекторите се користат за поврзување на таблите во електронската комора, а прстенот со оптички влакна и акцелерометарот во комората IMU се дебагирани соодветно.По формирањето на ИМУ се врши целото склопување.

 Плочката во електронската празнина е жиро фотоелектричната кутија од врвот до дното, вклучувајќи го и жиро изворот на светлина, детекторот и предното коло за празнење; Таблата за конверзија на масата главно ја комплетира конверзијата на тековниот сигнал за акцелерометар во дигитален сигнал; Решението за навигација и колото за интерфејс вклучува интерфејс табла и плочка со решение за навигација, таблата за интерфејс главно го комплетира синхроното стекнување на повеќеканални податоци за инерцијалниот уред, интеракцијата на напојувањето и надворешната комуникација, плочката со решение за навигација главно комплетира чиста инерцијална навигација и интегрирано решение за навигација; Таблата водич главно го комплетира сателитска навигација и ги испраќа информациите до плочката со решение за навигација и интерфејс таблата за да се заврши интегрираната навигација. Секундарното напојување и колото на интерфејсот се поврзани преку конекторот, а плочката е поврзана преку конекторот.

Клучни технологии

1. Интегрирана шема за дизајн

Системот за навигација со жиро со оптички влакна во воздухот ги реализира шесте степени на слобода за откривање движење на авионот преку интеграција на повеќе сензори. Жирото со три оски и акцелерометар со три оски може да се земат предвид за дизајн со висока интеграција, намалување на потрошувачката на енергија, волумен и тежина. За оптички влакна жиро компонента, може да го дели изворот на светлина за да го изврши дизајнот за интеграција со три оски; За компонентата на акцелерометарот, генерално се користи кварцен флексибилен акцелерометар, а колото за конверзија може да се дизајнира само на три начини. Има и проблем со времето синхронизација при аквизиција на податоци со повеќе сензори.За високо динамично ажурирање на ставот, конзистентноста на времето може да ја обезбеди точноста на ажурирањето на ставот.

2. Дизајн на фотоелектрична сепарација

Жирото со оптички влакна е сензор за оптички влакна базиран на ефектот Sagnac за мерење на аголната стапка. Меѓу нив, прстенот со влакна е клучната компонента на осетливата аголна брзина на жироскопот со влакна.Тој е намотан за неколку стотици метри до неколку илјади метри влакно. Ако температурното поле на прстенот на оптичките влакна се промени, температурата во секоја точка на прстенот на оптичкото влакно се менува со текот на времето, а двата зраци на светлосниот бран минуваат низ точката во различни времиња (освен средната точка на серпентина со оптички влакна), тие доживуваат различни оптички патеки, што резултира со фазна разлика, ова не-реципрочно фазно поместување не се разликува од фазното поместување на Сагнеке предизвикано од ротација. Со цел да се подобри температурата перформансите на жироскопот со оптички влакна, основната компонента на жироскопот, прстенот со влакна, треба да се чуваат подалеку од изворот на топлина.

За фотоелектричниот интегриран жироскоп, фотоелектричните уреди и плочките на жироскопот се блиску до прстенот со оптички влакна.Кога сензорот работи, температурата на самиот уред ќе се зголеми до одреден степен и ќе влијае на прстенот на оптичките влакна преку зрачење и спроводливост. За да се реши влијанието на температурата врз прстенот на оптичките влакна, системот користи фотоелектрично одвојување на жироскопот со оптички влакна, вклучувајќи оптичка патека структура и структура на колото, два вида на структура независна сепарација, помеѓу влакна и брановодни линија врска.

3. Дизајн за самооткривање со вклучување

Системот за навигација со жиро со превртување со оптички влакна треба да ја има функцијата за само-тестирање на електрични перформанси на инерцијалниот уред. Бидејќи системот за навигација прифаќа чиста инсталација со појас без механизам за транспонирање, само-тестирањето на инерцијалните уреди се завршува со статичко мерење во два дела, имено , само-тестирање на ниво на уред и само-тестирање на ниво на систем, без надворешно побудување на транспозиција.

ЕРДИ ТЕХ ДООЕЛ Солуција по одредена техника