Координаталык системаларга талаптардын жогорулашы навигациянын жаңы принциптерин иштеп чыгууну талап кылат. Тактап айтканда, заманбап талаптардын бири максаттуу объекттердин жайгашкан жерин өлчөөнүн салыштырмалуу өз алдынча каражаттарын киргизүү болду. Бул мүмкүнчүлүктөр радиомаяктардан жана спутниктерден сигналдарга муктаждыкты жок кылган инерциялык навигация системасы менен камсыздалган.
Технологияга сереп салуу
Инерциялык навигация механиканын мыйзамдарына негизделип, белгиленген сандык системага салыштырмалуу денелердин кыймылынын параметрлерин бекитүүгө мүмкүндүк берет. Биринчи жолу навигациянын бул принциби кеме гирокомпастарында салыштырмалуу жакында эле колдонула баштады. Бул типтеги өлчөө каражаттарын жакшыртуу менен, пайда болгонденелердин ылдамданууларынын негизинде өлчөнгөн параметрлерди аныктоочу техника. Инерциялык навигациялык системанын теориясы 1930-жылдарга жакын калыптана баштаган. Ошол учурдан тартып бул багыттагы изилдөөчүлөр механикалык системалардын туруктуулук принциптерине көбүрөөк көңүл бура башташты. Практикада бул концепцияны ишке ашыруу бир топ кыйын, ошондуктан көп убакыт бою ал теориялык түрдө гана калган. Бирок акыркы он жылдыктарда компьютерлерге негизделген атайын жабдуулардын пайда болушу менен инерциялык навигация куралдары авиацияда, суу инженериясында ж.б. жигердүү колдонула баштады.
Системанын компоненттери
Ар кандай инерциялык системанын милдеттүү элементтери болуп сезгич өлчөө приборлорунун жана эсептөө приборлорунун блоктору саналат. Элементтердин биринчи категориясы гироскоптор жана акселерометрлер, экинчиси - белгилүү бир эсептөө алгоритмдерин ишке ашыруучу компьютердик жабдуулар. Методдун тактыгы көбүнчө сезимтал түзүлүштөрдүн өзгөчөлүктөрүнө жараша болот. Мисалы, ишенимдүү маалыматтар инерциялык навигация системаларын акселерометрлер менен бирге тактык типтеги гироскоптор менен гана алууга мүмкүндүк берет. Бирок бул учурда техникалык жабдуулар электромеханикалык толтуруунун жогорку татаалдыгы түрүндөгү олуттуу кемчилиги бар, жабдуулардын чоң көлөмүн айтпаганда да.
Система кандай иштейт
Инерциялык системанын жардамы менен координаталарды аныктоо методу денелердин ылдамдануусу жөнүндө маалыматтарды, ошондой эле алардынбурчтук ылдамдыктар. Бул үчүн дагы эле максаттуу объектке түздөн-түз орнотулган сезимтал элементтер колдонулат, анын аркасында мета-позиция, кыймылдын жүрүшү, басып өткөн аралык жана ылдамдык жөнүндө маалымат түзүлөт. Мындан тышкары, инерциялык навигация системасынын иштөө принциби объектти турукташтыруу жана ал тургай автоматтык түрдө башкаруу үчүн каражаттарды колдонууга мүмкүндүк берет. Мындай максаттар үчүн гироскопиялык жабдуулары бар сызыктуу ылдамдаткычтар колдонулат. Бул приборлордун жардамы менен объекттин траекториясына салыштырмалуу иштеген отчеттук система түзүлөт. Түзүлгөн координаттар системасына ылайык жантаюу жана айлануу бурчтары аныкталат. Бул технологиянын артыкчылыктары автономияны, автоматташтыруу мүмкүнчүлүгүн жана ызы-чууга каршы жогорку даражаны камтыйт.
Инерциялык навигация системаларынын классификациясы
Негизинен каралып жаткан навигация тутумдары платформа жана strapdown (SINS) болуп бөлүнөт. Биринчилери географиялык деп аталат жана эки платформаны камтышы мүмкүн. Бири гироскоптор тарабынан камсыздалат жана инерциялык талаада багытталган, ал эми экинчиси акселерометрлер тарабынан башкарылат жана горизонталдык тегиздикке салыштырмалуу турукташтырылат. Натыйжада, координаттар эки аянтчанын салыштырмалуу абалы жөнүндө маалыматты пайдалануу менен аныкталат. SINS моделдери технологиялык жактан өнүккөн деп эсептелет. Strapdown инерциялык навигация системасы гироплатформаларды колдонуудагы чектөөлөр менен байланышкан кемчиликтери жок. Ылдамдык жанаМындай моделдердеги объектилердин жайгашуусу санариптик эсептөөлөргө которулат, ал бурчтук багыт боюнча маалыматтарды жазууга да жөндөмдүү. SINS системаларынын заманбап өнүгүшү баштапкы маалыматтардын тактыгын азайтпастан эсептөө алгоритмдерин оптималдаштырууга багытталган.
Платформа системаларынын багытын аныктоо ыкмалары
Объекттин динамикасы боюнча баштапкы маалыматтарды аныктоо үчүн платформалар менен иштеген актуалдуулугун жана системаларын жоготпоңуз. Учурда платформа инерциялык навигация моделдеринин төмөнкү түрлөрү ийгиликтүү иштетилүүдө:
- Геометриялык система. Жогоруда сүрөттөлгөн эки аянтчалары менен стандарттык модель. Мындай системалар өтө так, бирок аларда космосто иштеген жогорку маневрлик унааларды тейлөөдө чектөөлөр бар.
- Аналитикалык система. Ал ошондой эле жылдыздарга салыштырмалуу стационардык акселерометрлерди жана гироскопторду колдонот. Мындай системалардын артыкчылыктары ракеталар, тик учактар жана истребителдер сыяктуу маневрлик объекттерди эффективдүү тейлөө мүмкүнчүлүгүн камтыйт. Бирок strapdown инерциялык навигация системасы менен салыштырганда да аналитикалык системалар объекттин динамикасынын параметрлерин аныктоодо төмөн тактыкты көрсөтөт.
- Жарым аналитикалык система. Жергиликтүү горизонттун мейкиндигинде үзгүлтүксүз турукташып турган бир платформа менен камсыздалган. Бул базада гироскоп жана акселерометр бар жана эсептөөлөр жумушчу платформанын сыртында уюштурулган.
Инерциялык спутник системаларынын өзгөчөлүктөрү
Бул спутниктик сигнал булактарынын жана каралып жаткан инерциялык моделдердин артыкчылыктарын бириктирген интеграцияланган навигация системаларынын келечектүү классы. Популярдуу спутниктик системалардан айырмаланып, мындай системалар бурчтук ориентация боюнча маалыматтарды кошумча колдонууга жана навигация сигналдары жок болгон учурда көз карандысыз позициялоо алгоритмдерин түзүүгө мүмкүндүк берет. Кошумча геолокация маалыматын алуу кымбат жабдуулардан баш тартып, сезимтал элементтердин моделдерин техникалык жактан жөнөкөйлөтүүгө мүмкүндүк берет. Инерциялык спутниктик навигация системасынын артыкчылыктары аз салмакты, кичинекей өлчөмүн жана маалыматтарды иштеп чыгуунун жөнөкөйлөштүрүлгөн схемаларын камтыйт. Экинчи жагынан, MEMS гироскопторунун туруксуздугу маалыматтарды аныктоодо каталардын топтолушуна алып келет.
Инерциялык системаларды колдонуу тармактары
Инерциялык навигация технологиясын потенциалдуу керектөөчүлөрдүн арасында ар кандай тармактардын өкүлдөрү бар. Бул астронавтика жана авиация гана эмес, ошондой эле автомобиль (навигациялык системалар), робототехника (кинематикалык мүнөздөмөлөрдү башкаруу каражаттары), спорт (кыймыл динамикасын аныктоо), медицина жана ал тургай тиричилик техникасы ж.б.
Тыянак
Түшүнүгү өткөн кылымда калыптана баштаган инерциялык навигация теориясын бүгүнкү күндө мехатрониканын толук кандуу бөлүмү катары кароого болот. Бирок, акыркы жетишкендиктер келечекте мүмкүн экенин көрсөтүп туратпайда жана прогрессивдүү ачылыштар. Буга инерциялык навигация системаларынын информатика жана электроника менен тыгыз байланышы далил болот. Теориялык механикага негизделген, тектеш технологияларды өнүктүрүү үчүн мейкиндикти кеңейтүүчү жаңы дымактуу милдеттер пайда болот. Ошол эле учурда бул багыттагы адистер техникалык каражаттарды оптималдаштыруунун үстүндө жигердүү иштеп жатышат, алардын негизгилери микромеханикалык гироскоптор болуп саналат.
