Giroscópios de fibra óptica para navegação inercial

Pontos-chave

1. O que é navegação inercial?

Para entender o que é navegação inercial, primeiro precisamos dividir a expressão em duas partes: navegação + inércia.
Em termos simples, a navegação resolve o problema de ir de um lugar para outro, indicando a direção, geralmente por meio de uma bússola.
A inércia, originalmente derivada da mecânica newtoniana, refere-se à propriedade de um objeto que o faz manter seu estado de movimento. Ela tem a função de registrar as informações sobre o estado de movimento do objeto.
Um exemplo simples é usado para ilustrar a navegação inercial. Uma criança e um amigo brincam na entrada de uma sala revestida de ladrilhos, caminhando sobre eles até o outro lado de acordo com certas regras. Um passo para a frente, três para a esquerda, cinco para a frente, dois para a direita… Cada passo corresponde ao comprimento de um ladrilho, e quem está fora da sala pode obter a trajetória completa do movimento desenhando o comprimento e o percurso correspondentes em um papel. Essa pessoa não precisa ver a sala para saber a posição, a velocidade, etc., da criança.
O princípio básico da navegação inercial e de alguns outros tipos de navegação é basicamente o seguinte: conheça sua posição inicial, sua orientação inicial (atitude), a direção e o sentido do movimento a cada instante e avance um pouco. Some tudo isso (correspondendo à operação de integração matemática) e você obterá sua orientação, posição e outras informações.
Então, como obter a orientação (atitude) e a posição atuais de um objeto em movimento? É preciso usar muitos sensores; na navegação inercial, utilizam-se instrumentos inerciais: acelerômetro e giroscópio.
A navegação inercial utiliza giroscópio e acelerômetro para medir a velocidade angular e a aceleração do veículo no referencial inercial, integrando e calculando o tempo para obter a velocidade e a posição relativa, e transformando-as para o sistema de coordenadas de navegação, de modo que a posição atual do veículo possa ser obtida combinando-se as informações da posição inicial.
A navegação inercial é um sistema de navegação interno de circuito fechado, sem entrada de dados externos para corrigir erros durante o movimento da embarcação. Portanto, um único sistema de navegação inercial só pode ser usado por curtos períodos de navegação. Para sistemas que operam por longos períodos, é necessário corrigir periodicamente os erros internos acumulados por meio de navegação por satélite.

2. Giroscópios na navegação inercial

A tecnologia de navegação inercial é amplamente utilizada em aeroespacial, navegação por satélite, drones e outros campos devido à sua alta capacidade de ocultação e autonomia completa na obtenção de informações de movimento. Especialmente em microdrones e direção autônoma, a tecnologia de navegação inercial pode fornecer informações precisas de direção e velocidade, desempenhando um papel insubstituível em condições complexas ou quando outros sinais auxiliares de navegação externos falham, permitindo que a navegação autônoma obtenha medições confiáveis ​​de atitude e posição no ambiente. Como um componente importante no sistema de navegação inercial, o giroscópio de fibra óptica desempenha um papel decisivo em sua capacidade de navegação. Atualmente, existem principalmente giroscópios de fibra óptica e giroscópios MEMS no mercado. Embora a precisão do giroscópio de fibra óptica seja alta, todo o seu sistema é composto por acopladores,
O modulador, o anel de fibra óptica e outros componentes discretos resultam em grande volume e alto custo, o que limita consideravelmente sua aplicação em micro UAVs, veículos não tripulados e outras áreas, impedindo que a miniaturização e o baixo custo sejam atendidos. Embora o giroscópio MEMS possa atingir a miniaturização, sua precisão é baixa. Além disso, possui partes móveis, baixa resistência a choques e vibrações, e é difícil de ser aplicado em ambientes hostis.

3 Resumo

O giroscópio de fibra óptica GF70ZK da Micro-Magic Inc. foi especialmente projetado de acordo com o conceito dos giroscópios de fibra óptica tradicionais, apresentando dimensões reduzidas de 70*70*32mm; peso leve, inferior ou igual a 250g; baixo consumo de energia, inferior ou igual a 4W; inicialização rápida, com tempo de apenas 5s; este giroscópio de fibra óptica é fácil de operar e usar, sendo amplamente utilizado em sistemas de navegação inercial (INS), unidades de medição inercial (IMU), sistemas de posicionamento, sistemas de localização do norte, estabilidade de plataformas e outras áreas.
A estabilidade de polarização zero do nosso GF80 situa-se entre 0,01 e 0,02. A principal diferença entre estes dois giroscópios de fibra óptica reside na faixa de medição. O nosso giroscópio de fibra óptica pode ser utilizado em navegação inercial, e a sua escolha deve ser feita com base no valor de precisão e na faixa de medição desejada. Para obter mais informações técnicas, entre em contato conosco a qualquer momento.