Rritja e kërkesave për sistemet e koordinatave kërkon zhvillimin e parimeve të reja të navigimit. Në veçanti, një nga kushtet e diktuar nga moderniteti ishte futja e mjeteve relativisht të pavarura për matjen e vendndodhjes së objekteve të synuara. Këto aftësi ofrohen nga një sistem navigimi inercial që eliminon nevojën për sinjale nga fenerët e radios dhe satelitët.
Përmbledhje e teknologjisë
Lundimi inercial bazohet në ligjet e mekanikës, duke ju lejuar të rregulloni parametrat e lëvizjes së trupave në lidhje me kornizën e vendosur të referencës. Për herë të parë, ky parim i lundrimit filloi të zbatohet relativisht kohët e fundit në xhirobusullat e anijeve. Me përmirësimin e instrumenteve matëse të këtij lloji, u ngritnjë teknikë që përcakton parametrat e matur në bazë të nxitimeve të trupave. Teoria e sistemit të navigimit inercial filloi të merrte formë më afër viteve 1930. Që nga ai moment, studiuesit në këtë fushë filluan t'i kushtojnë më shumë vëmendje parimeve të qëndrueshmërisë së sistemeve mekanike. Në praktikë, ky koncept është mjaft i vështirë për t'u zbatuar, kështu që për një kohë të gjatë mbeti vetëm në formë teorike. Por në dekadat e fundit, me ardhjen e pajisjeve speciale të bazuara në kompjuterë, mjetet e navigimit inercial janë përdorur në mënyrë aktive në aviacion, inxhinieri uji, etj.
Përbërësit e sistemit
Elementët e detyrueshëm të çdo sistemi inercial janë blloqet e pajisjeve matëse të ndjeshme dhe pajisjeve kompjuterike. Kategoria e parë e elementeve përfaqësohet nga xhiroskopët dhe përshpejtuesit, dhe e dyta janë pajisjet kompjuterike që zbatojnë algoritme të caktuara llogaritëse. Saktësia e metodës varet kryesisht nga karakteristikat e pajisjeve të ndjeshme. Për shembull, të dhënat e besueshme bëjnë të mundur marrjen e sistemeve të navigimit inercial vetëm me xhiroskopë të tipit preciz në lidhje me përshpejtuesit. Por në këtë rast, pajisja teknike ka një pengesë serioze në formën e kompleksitetit të lartë të mbushjes elektromekanike, për të mos përmendur madhësinë e madhe të pajisjes.
Si funksionon sistemi
Metoda e përcaktimit të koordinatave duke përdorur sistemin inercial është përpunimi i të dhënave për nxitimin e trupave, si dhe të tyreshpejtësi këndore. Për këtë, përsëri, përdoren elementë të ndjeshëm të instaluar drejtpërdrejt në objektin e synuar, falë të cilëve gjenerohet informacion për meta-pozicion, kursin e lëvizjes, distancën e përshkuar dhe shpejtësinë. Për më tepër, parimi i funksionimit të sistemit të navigimit inercial bën të mundur përdorimin e mjeteve për stabilizimin dhe madje edhe kontrollin automatik të një objekti. Për qëllime të tilla, përdoren sensorë të nxitimit linear me pajisje xhiroskopike. Me ndihmën e këtyre pajisjeve, formohet një sistem raportimi që funksionon në lidhje me trajektoren e objektit. Sipas sistemit të gjeneruar të koordinatave, përcaktohen këndet e prirjes dhe rrotullimit. Përparësitë e kësaj teknologjie përfshijnë autonominë, mundësinë e automatizimit dhe një shkallë të lartë imuniteti ndaj zhurmës.
Klasifikimi i sistemeve të navigimit inercial
Në thelb, sistemet e konsideruara të navigimit ndahen në platformë dhe strapdown (SINS). Të parët quhen gjithashtu gjeografikë dhe mund të përmbajnë dy platforma. Njëra sigurohet nga xhiroskopët dhe është e orientuar në fushën inerciale, dhe e dyta kontrollohet nga përshpejtuesit dhe stabilizohet në raport me rrafshin horizontal. Si rezultat, koordinatat përcaktohen duke përdorur informacione për pozicionin relativ të dy platformave. Modelet SINS konsiderohen më të avancuara teknologjikisht. Sistemi i navigimit inercial me shtrirje është i lirë nga disavantazhet që lidhen me kufizimet në përdorimin e xhiroplatformave. Shpejtësia dhevendndodhjet e objekteve në modele të tilla janë zhvendosur në llogaritjen dixhitale, e cila është gjithashtu e aftë të regjistrojë të dhëna në orientimin këndor. Zhvillimi modern i sistemeve SINS synon të optimizojë algoritmet llogaritëse pa reduktuar saktësinë e të dhënave fillestare.
Metodat për përcaktimin e orientimit të sistemeve të platformës
Mos e humbni rëndësinë dhe sistemet që punojnë me platforma për të përcaktuar të dhënat fillestare mbi dinamikën e objektit. Për momentin, llojet e mëposhtme të modeleve të navigimit inercial të platformës janë operuar me sukses:
- Sistemi gjeometrik. Modeli standard me dy platforma, i cili u përshkrua më lart. Sisteme të tilla janë shumë të sakta, por ato kanë kufizime në servisimin e automjeteve shumë të manovrueshme që operojnë në hapësirën e jashtme.
- Sistemi analitik. Ai përdor gjithashtu përshpejtues dhe xhiroskopë, të cilët janë të palëvizshëm në krahasim me yjet. Përparësitë e sistemeve të tilla përfshijnë aftësinë për t'i shërbyer në mënyrë efektive objekteve të manovrueshme si raketat, helikopterët dhe luftëtarët. Por edhe në krahasim me një sistem navigimi inercial me shtrirje, sistemet analitike demonstrojnë saktësi të ulët në përcaktimin e parametrave të dinamikës së një objekti.
- Sistemi gjysmë-analitik. Ofrohet nga një platformë, duke u stabilizuar vazhdimisht në hapësirën e horizontit lokal. Kjo bazë përmban një xhiroskop dhe një akselerometër, dhe llogaritjet organizohen jashtë platformës së punës.
Veçoritë e sistemeve satelitore inerciale
Kjo është një klasë premtuese e sistemeve të integruara të navigimit që kombinojnë avantazhet e burimeve të sinjalit satelitor dhe modeleve të konsideruara inerciale. Ndryshe nga sistemet satelitore të njohura, sisteme të tilla bëjnë të mundur përdorimin shtesë të të dhënave për orientimin këndor dhe formimin e algoritmeve të pavarura të pozicionimit në mungesë të sinjaleve të navigimit. Marrja e informacionit shtesë të vendndodhjes na lejon të thjeshtojmë teknikisht modelet e elementeve të ndjeshme, duke refuzuar pajisjet e shtrenjta. Përparësitë e sistemit inercial të navigimit satelitor përfshijnë peshën e ulët, madhësinë e vogël dhe skemat e thjeshtuara të përpunimit të të dhënave. Nga ana tjetër, paqëndrueshmëria e xhiroskopëve MEMS shkakton akumulimin e gabimeve në përcaktimin e të dhënave.
Fushat e aplikimit të sistemeve inerciale
Ndër konsumatorët e mundshëm të teknologjisë së navigimit inercial janë përfaqësues të industrive të ndryshme. Kjo nuk është vetëm astronautikë dhe aviacion, por edhe automobilistikë (sistemet e navigimit), robotikë (mjete për kontrollin e karakteristikave kinematike), sport (përcaktimi i dinamikës së lëvizjes), mjekësi dhe madje edhe pajisje shtëpiake, etj.
Përfundim
Teoria e lundrimit inercial, koncepti i së cilës filloi të formohej në shekullin e kaluar, sot mund të konsiderohet si një seksion i plotë i mekatronikës. Megjithatë, arritjet e fundit sugjerojnë se e ardhmja mundshfaqen dhe zbulime më progresive. Kjo dëshmohet nga ndërveprimi i ngushtë i sistemeve të navigimit inercial me shkencën kompjuterike dhe elektronikën. Shfaqen detyra të reja ambicioze, duke zgjeruar hapësirën për zhvillimin e teknologjive të lidhura, të bazuara edhe në mekanikën teorike. Në të njëjtën kohë, ekspertët në këtë drejtim janë duke punuar në mënyrë aktive për optimizimin e mjeteve teknike, ndër të cilat bazë janë xhiroskopët mikromekanikë.
