Il sistema di navigazione ad alta precisione è l'attrezzatura principale del controllo della navigazione aerea e dell'attacco preciso del suo sistema d'arma.I suoi schemi tradizionali includono schemi di piattaforma e schemi di strapdown. Con lo sviluppo della tecnologia inerziale strapdown e del giroscopio ottico, lo strapdown è stato ampiamente utilizzato nel campo aereo con i suoi vantaggi di alta affidabilità, leggerezza e dimensioni ridotte, basso consumo energetico e basso costo[1-4].Attualmente, il sistema di navigazione strapdown aereo è una combinazione di sistema di navigazione strapdown giroscopio laser e sistema di navigazione strapdown giroscopio in fibra ottica. Il sistema di navigazione strapdown con giroscopio ottico è stato ampiamente utilizzato nella flotta di aerei da combattimento americani[1].Northrop Grumman Company ha sviluppato il sistema di navigazione per elicotteri LN-251 con l'importante simbolo del giroscopio in fibra ottica ad alta precisione, quindi ha sviluppato l'LN-260 per adattarsi alla navigazione aerea. L'LN-260 è stato selezionato dalla US Air Force per il aggiornamento avionico della flotta di caccia multinazionale F-16. Prima del dispiegamento, il sistema LN-260 è stato testato per ottenere una precisione di posizione di 0,49 miglia (CEP), un errore di velocità in direzione nord di 1,86 piedi/s (RMS) e un errore di velocità in direzione est di 2,43 piedi/s (RMS) in un ambiente altamente dinamico. Pertanto, il sistema di navigazione inerziale strapdown ottico può soddisfare pienamente i requisiti operativi dell'aeromobile in termini di capacità di navigazione e guida[1].
Rispetto al sistema di navigazione strapdown giroscopio laser, il sistema di navigazione strapdown giroscopio in fibra ottica presenta i seguenti vantaggi: 1) non necessita di jitter meccanico, semplifica la struttura del sistema e la complessità del design di riduzione delle vibrazioni, riduce il peso e il consumo energetico e migliora il affidabilità del sistema di navigazione; 2) Lo spettro di precisione del giroscopio in fibra ottica copre il livello tattico a livello strategico, e il suo corrispondente sistema di navigazione può anche formare uno spettro corrispondente del sistema di navigazione, coprendo tutto, dal sistema di assetto al sistema di navigazione per lungo raggio lungo- aeromobili di resistenza; 3) Il volume del giroscopio in fibra ottica dipende direttamente dalla dimensione dell'anello in fibra.Con l'applicazione matura della fibra di diametro fine, il volume del giroscopio in fibra ottica con la stessa precisione sta diventando sempre più piccolo e lo sviluppo della luce e della miniaturizzazione è una tendenza inevitabile.
Schema di progettazione generale
Il sistema di navigazione strapdown giroscopico in fibra ottica aerotrasportata considera pienamente la dissipazione del calore del sistema e la separazione fotoelettrica e adotta lo schema "a tre cavità"[6,7], compresa la cavità IMU, la cavità elettronica e la cavità di alimentazione secondaria.La cavità dell'IMU è costituita dalla struttura del corpo dell'IMU, dall'anello di rilevamento della fibra ottica e dall'accelerometro flessibile al quarzo (quarzo più misuratore); scheda; La cavità di alimentazione secondaria comprende un modulo di alimentazione secondario confezionato, un filtro EMI, un condensatore di carica-scarica. La scatola fotoelettrica del giroscopio e l'anello in fibra ottica nella cavità IMU costituiscono insieme il componente del giroscopio e l'accelerometro flessibile al quarzo e la piastra di conversione del misuratore insieme costituiscono il componente accelerometro[8].
Lo schema generale sottolinea la separazione dei componenti fotoelettrici e il design modulare di ciascun componente e il design separato del sistema ottico e del sistema di circuiti per garantire la dissipazione del calore complessiva e la soppressione delle interferenze incrociate. Al fine di migliorare la debugging e la tecnologia di assemblaggio di il prodotto, i connettori vengono utilizzati per collegare i circuiti stampati nella camera elettronica e l'anello in fibra ottica e l'accelerometro nella camera IMU vengono sottoposti rispettivamente a debug.Dopo aver formato l'IMU, viene eseguito l'intero assemblaggio.
Il circuito stampato nella cavità elettronica è la scatola fotoelettrica giroscopica dall'alto verso il basso, compresa la sorgente luminosa giroscopica, il rilevatore e il circuito di scarica frontale; La scheda di conversione da tavolo completa principalmente la conversione del segnale corrente dell'accelerometro in segnale digitale; Soluzione di navigazione e il circuito di interfaccia include la scheda di interfaccia e la scheda della soluzione di navigazione, la scheda di interfaccia completa principalmente l'acquisizione sincrona dei dati del dispositivo inerziale multicanale, l'interazione dell'alimentazione e la comunicazione esterna, la scheda della soluzione di navigazione completa principalmente la navigazione inerziale pura e la soluzione di navigazione integrata; la scheda guida completa principalmente il navigazione satellitare e invia le informazioni alla scheda della soluzione di navigazione e alla scheda di interfaccia per completare la navigazione integrata. L'alimentazione secondaria e il circuito di interfaccia sono collegati tramite il connettore e il circuito è collegato tramite il connettore.
Tecnologie chiave
1. Schema di progettazione integrata
Il sistema di navigazione giroscopico in fibra ottica aviotrasportato realizza il rilevamento del movimento a sei gradi di libertà del velivolo attraverso l'integrazione di più sensori. Il giroscopio a tre assi e l'accelerometro a tre assi possono essere considerati per un design ad alta integrazione, ridurre il consumo energetico, il volume e il peso. Per la fibra ottica componente giroscopico, può condividere la sorgente luminosa per eseguire il progetto di integrazione a tre assi; per il componente accelerometro, viene generalmente utilizzato l'accelerometro flessibile al quarzo e il circuito di conversione può essere progettato solo in tre modi. C'è anche il problema del tempo sincronizzazione nell'acquisizione dati multisensore.Per l'aggiornamento dell'assetto altamente dinamico, la coerenza temporale può garantire l'accuratezza dell'aggiornamento dell'assetto.
2. Progettazione della separazione fotoelettrica
Il giroscopio in fibra ottica è un sensore in fibra ottica basato sull'effetto Sagnac per misurare la velocità angolare. Tra questi, l'anello in fibra è il componente chiave della velocità angolare sensibile del giroscopio in fibra.È avvolto da diverse centinaia di metri a diverse migliaia di metri di fibra. Se il campo di temperatura dell'anello in fibra ottica cambia, la temperatura in ciascun punto dell'anello in fibra ottica cambia nel tempo e i due raggi dell'onda luminosa passano attraverso il punto in momenti diversi (eccetto il punto medio della bobina in fibra ottica), sperimentano diversi percorsi ottici, risultando in una differenza di fase, questo sfasamento non reciproco è indistinguibile dallo sfasamento di Sagneke causato dalla rotazione. Per migliorare la temperatura le prestazioni del giroscopio in fibra ottica, il componente principale del giroscopio, l'anello in fibra, devono essere tenute lontane dalla fonte di calore.
Per il giroscopio fotoelettrico integrato, i dispositivi fotoelettrici e i circuiti stampati del giroscopio sono vicini all'anello in fibra ottica.Quando il sensore è in funzione, la temperatura del dispositivo stesso aumenterà in una certa misura e influenzerà l'anello in fibra ottica attraverso la radiazione e la conduzione. Per risolvere l'influenza della temperatura sull'anello in fibra ottica, il sistema utilizza una separazione fotoelettrica di il giroscopio in fibra ottica, compresa la struttura del percorso ottico e la struttura del circuito, due tipi di separazione indipendente dalla struttura, tra la fibra e la connessione della linea di guida d'onda. Evitare che il calore proveniente dalla scatola della sorgente luminosa influisca sulla sensibilità al trasferimento di calore della fibra.
3. Design di rilevamento automatico all'accensione
Il sistema di navigazione strapdown del giroscopio in fibra ottica deve avere la funzione di autotest delle prestazioni elettriche sul dispositivo inerziale. Poiché il sistema di navigazione adotta un'installazione strapdown pura senza meccanismo di trasposizione, l'autotest dei dispositivi inerziali è completato dalla misurazione statica in due parti, vale a dire , autotest a livello di dispositivo e autotest a livello di sistema, senza eccitazione di trasposizione esterna.
ERDI TECH LTD Soluzioni per le specifiche tecniche
| Numero | Modello di prodotto | Peso | Volume | 10min Pure INS | 30min Pure INS | ||||
| Posizione | Intestazione | Atteggiamento | Posizione | Intestazione | Atteggiamento | ||||
| 1 | F300F | < 1 kg | 92 * 92 * 90 | 500 m | 0.06 | 0.02 | 1,8nm | 0.2 | 0.2 |
| 2 | F300A | < 2,7 kg | 138,5*136,5*102 | 300 m | 0,05 | 0.02 | 1,5nm | 0.2 | 0.2 |
| 3 | F300D | < 5 kg | 176,8*188,8*117 | 200 m | 0.03 | 0.01 | 0,5nm | 0.07 | 0.02 |
Tempo di aggiornamento: 28 maggio-2023
