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O Sistema de Navegação Inercial Strapdown por Fibra Óptica (FOG-SINS) utiliza giroscópios de fibra óptica (FOGs) e acelerômetros para formar uma unidade de medição inercial (IMU) de estado sólido, que calcula os parâmetros de movimento da embarcação em tempo real por meio de um algoritmo strapdown. Devido às suas significativas vantagens tecnológicas, o FOG-SINS tornou-se o núcleo da nova geração de sistemas de navegação em navios oceânicos.
A aplicação do FOG-SINS no setor naval se reflete principalmente na navegação marítima, no controle de veículos subaquáticos e na medição multifeixe. Suas principais vantagens são alta precisão, alta confiabilidade, forte capacidade anti-interferência, navegação autônoma, excelente desempenho dinâmico e boa adaptabilidade ambiental.
Navegação marítima
O FOG-SINS pode fornecer informações contínuas e autônomas sobre a posição, rumo, atitude (rolagem, inclinação), velocidade e aceleração da embarcação para fins de navegação.
O FOG-SINS integra-se com GNSS (GPS, Beidou, etc.), odometria (Doppler/eletromagnética), bússola (magnética/elétrica), etc. (geralmente através de filtragem de Kalman) para formar um sistema de navegação integrado de alta precisão e confiabilidade. O FOG-SINS fornece capacidades de navegação críticas em caso de interferência, obstrução ou falha do sinal GNSS (como em cânions, sob pontes, ambientes de guerra eletrônica).
O FOG-SINS também pode fornecer informações de referência de atitude de alta precisão para armas embarcadas.
As vantagens técnicas dos sistemas FOG-SINS na navegação marítima:
⚪Alta precisão e estabilidade: A estabilidade de viés zero dos modernos FOGs de alta precisão pode atingir a ordem de 0,01°/h ou até mesmo superior, e o desvio aleatório do ângulo pode atingir a ordem de 0,001°/√h, o que permite atender aos requisitos de navegação inercial de alta precisão a longo prazo e reduzir significativamente a taxa de acumulação de erros de posição.
⚪ Inicialização e resposta rápidas, ampla faixa dinâmica: Tempo de inicialização curto (tempo de pré-aquecimento muito menor do que os giroscópios mecânicos), resposta dinâmica rápida e captura precisa das manobras rápidas da embarcação (como manobras de emergência e prevenção de colisões). Capaz de medir diversos movimentos da embarcação, desde velocidades extremamente baixas até altas.
⚪ Alta adaptabilidade ambiental e resistência a impactos e vibrações: relativamente insensível a mudanças em fatores ambientais marinhos, como temperatura, umidade e névoa salina (especialmente após um bom projeto e compensação), com alta confiabilidade. A estrutura totalmente em estado sólido (sem partes mecânicas rotativas) proporciona forte imunidade a impactos e vibrações inerentes à operação do navio, com desempenho estável e longa vida útil.
Controle de Veículos Subaquáticos (AUV/UUV)
O FOG SINS, componente central do sistema de controle de veículos submersíveis, é o sensor principal para que os AUVs (Veículos Autônomos Subaquáticos) alcancem navegação autônoma de alta precisão e longo prazo na ausência de sinais GNSS subaquáticos. Ele fornece informações de posição, atitude, velocidade e aceleração.
A combinação do FOG SINS, do Doppler log (DVL), do medidor de profundidade, do magnetômetro (auxiliar de rumo), do sistema de posicionamento acústico de linha de base ultracurta/longa (USBL/LBL), da navegação por correspondência gravitacional/geomagnética, etc., forma um sistema de navegação subaquática integrado, melhorando significativamente a precisão e a confiabilidade da navegação. O FOG SINS é o núcleo e a base da navegação integrada.
O FOG SINS fornece feedback de atitude e direção em tempo real de alta precisão para o sistema de controle de AUVs (como leme, propulsor e mecanismo de ajuste de atitude), permitindo navegação precisa em profundidade, altura e direção, além de manobras complexas (como pairar e navegação com o corpo apoiado no fundo). Ele fornece uma referência de atitude estável para cargas úteis como sonar (varredura lateral e visão frontal), câmeras e braços robóticos, garantindo a qualidade dos dados e a precisão operacional.
Vantagens técnicas dos sistemas de injeção de gás inerte (FOG SINS) em sistemas de controle subaquáticos submersíveis:
⚪ Autonomia completa: não depender de sinais externos é a chave para alcançar a verdadeira navegação autônoma subaquática.
⚪ Alta precisão (especialmente importante debaixo d'água): Informações de atitude e direção de alta precisão são cruciais para evitar obstáculos subaquáticos, rastrear o terreno e realizar operações precisas. Uma boa estabilidade de viés zero pode prolongar o tempo de navegação puramente inercial debaixo d'água.
⚪ Anti-interferência de campo magnético: Os giroscópios de fibra óptica são baseados em princípios ópticos e não são afetados pelo complexo ambiente de campo magnético subaquático (enquanto as bússolas magnéticas são afetadas).
Sistema de Medição Multifeixe
O FOG SINS pode fornecer compensação de movimento para sistemas de medição multifeixe, que é a principal aplicação do FOG SINS em medições de profundidade multifeixe. Ele mede e compensa com precisão, em tempo real, as mudanças de atitude (rolagem, inclinação, guinada) e os movimentos de oscilação vertical da embarcação/plataforma de medição no momento da medição.
O FOG SINS pode fornecer informações precisas sobre o ângulo de direção e a posição para sistemas de medição multifeixe (geralmente acoplados ao GNSS), usados para determinar a posição e a direção exatas de uma matriz de sonar no sistema de coordenadas geodésicas.
O FOG SINS pode fornecer uma referência de tempo precisa para todo o sistema de medição (sonar multifeixe, GNSS, sensores de movimento, perfilador de velocidade do som, etc.).
Vantagens técnicas dos sistemas de injeção de partículas inerciais (FOG SINS) em sistemas de medição com múltiplos feixes:
⚪ Desempenho dinâmico e largura de banda ultra-elevados: capaz de medir e responder com precisão e rapidez a movimentos de alta frequência de navios/plataformas (especialmente oscilações verticais e laterais causadas por ondas de curto período), o que é fundamental para a obtenção de dados de alta qualidade sobre o terreno do fundo do mar. Sua capacidade de resposta dinâmica supera em muito as unidades de referência vertical (URVs) tradicionais.
⚪ Alta precisão de atitude: A precisão da atitude (especialmente de inclinação e rotação) afeta diretamente a precisão da compensação do ângulo do feixe. Os sistemas SINS de orientação por fibra óptica podem fornecer precisão subangular ( ⚪ Integração precisa e sincronização temporal: os FOG SINS são normalmente projetados como unidades de medição altamente integradas (frequentemente denominadas POS MV ou INS), com sensores internos (giroscópios, acelerômetros) que possuem altíssima precisão de sincronização e a capacidade de alcançar sincronização temporal em nível de microssegundos com outros sensores externos (GNSS, sonar), garantindo o alinhamento preciso de todos os dados no tempo. Principais produtos e especificações técnicas Parâmetro IF3600 IF3700 Precisão de alinhamento puramente inercial Precisão na localização do Norte ≤0,1°seg(Φ) ≤0,05°sec(Φ) Precisão de atitude ≤0,008° ≤0,003° precisão de retenção de inércia pura ângulo de direção 0,03°/h ≤0,01° ângulo de atitude 0,02°/h ≤0,005° Posição（CEP50%） ≤1 milha/h ≤1 milha/hora velocidade ≤0,5 m/s ≤0,5 m/s Precisão da combinação inercial/satélite Cabeçalho ≤0,02° ≤0,02° Atitude ≤0,005° ≤0,005° Posição ≤ 2m (单点) ≤ 2cm+1ppm（RTK） ≤1,2 m (单点) ≤2cm+1ppm（RTK） Velocidade ≤0,02 m/s ≤0,02 m/s Precisão da combinação Inércia/ODO/DVL Combinação de quilometragem/DVL 0,25% ×D ≤0,5%×D Conclusão O sistema de navegação inercial strapdown por fibra óptica tornou-se uma tecnologia essencial indispensável na navegação de alta precisão de navios modernos, na operação autônoma de veículos subaquáticos e no mapeamento de alta resolução do terreno do fundo do mar, devido às suas vantagens de alta confiabilidade totalmente em estado sólido, precisão dinâmica e capacidade de fusão multissensor. 
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