Solusi navigasi inersia serat optik udara

Sistem navigasi presisi tinggi adalah peralatan inti dari kontrol navigasi pesawat dan serangan tepat dari sistem persenjataannya.Skema utamanya meliputi skema platform dan skema strapdown. Dengan pengembangan teknologi inersia strapdown dan gyro optik, strapdown telah banyak digunakan di bidang udara dengan keunggulan keandalan tinggi, ukuran ringan dan kecil, konsumsi daya rendah, dan biaya rendah.^[1-4].Saat ini, sistem navigasi strapdown udara adalah kombinasi dari sistem navigasi strapdown gyro laser dan sistem navigasi strapdown gyro serat optik. Di antaranya, LN-100G Northrop Grumman, sistem navigasi strapdown laser gyro H-764G Honeywell dan serat LN-251 Northrop Grumman sistem navigasi strapdown optic gyro telah banyak digunakan pada armada pesawat tempur Amerika^[1].Northrop Grumman Company mengembangkan sistem navigasi LN-251 untuk helikopter dengan simbol penting gyro serat optik presisi tinggi, dan kemudian mengembangkan LN-260 untuk beradaptasi dengan navigasi pesawat. LN-260 dipilih oleh Angkatan Udara AS untuk peningkatan avionik armada tempur multinasional F-16. Sebelum penempatan, sistem LN-260 diuji untuk mencapai akurasi posisi 0,49n mil (CEP), kesalahan kecepatan arah utara 1,86ft/s (RMS), dan kesalahan kecepatan menuju ke timur 2,43ft/s (RMS) di lingkungan yang sangat dinamis. Oleh karena itu, sistem navigasi inersia strapdown optik dapat sepenuhnya memenuhi persyaratan operasional pesawat dalam hal kemampuan navigasi dan panduan^[1].

Dibandingkan dengan sistem navigasi strapdown gyro laser, sistem navigasi strapdown gyro serat optik memiliki keuntungan sebagai berikut: 1) tidak memerlukan jitter mekanis, menyederhanakan struktur sistem dan kompleksitas desain pengurangan getaran, mengurangi berat dan konsumsi daya, dan meningkatkan keandalan sistem navigasi; 2) Spektrum presisi gyro serat optik mencakup tingkat taktis hingga tingkat strategis, dan sistem navigasi yang sesuai juga dapat membentuk spektrum sistem navigasi yang sesuai, mencakup segala sesuatu mulai dari sistem sikap hingga sistem navigasi untuk jarak jauh jarak jauh daya tahan pesawat;3) Volume giroskop serat optik secara langsung tergantung pada ukuran cincin serat.Dengan aplikasi serat berdiameter halus yang matang, volume giroskop serat optik dengan akurasi yang sama semakin kecil dan semakin kecil, dan perkembangan cahaya dan miniaturisasi merupakan tren yang tak terhindarkan.

Skema desain keseluruhan

Sistem navigasi gyro strapdown serat optik udara sepenuhnya mempertimbangkan pembuangan panas sistem dan pemisahan fotolistrik, dan mengadopsi skema "tiga rongga"^[6,7], termasuk rongga IMU, rongga elektronik dan rongga daya sekunder.Rongga IMU terdiri dari struktur tubuh IMU, cincin penginderaan serat optik dan akselerometer fleksibel kuarsa (kuarsa plus meter); Rongga elektronik terdiri dari kotak fotolistrik gyro, papan konversi meteran, komputer navigasi dan papan antarmuka, dan panduan sanitasi papan; Rongga daya sekunder terdiri dari paket modul daya sekunder, filter EMI, kapasitor charge-discharge. Kotak fotolistrik gyro dan cincin serat optik di rongga IMU bersama-sama merupakan komponen gyro, dan akselerometer fleksibel kuarsa dan pelat konversi meteran bersama-sama merupakan komponen akselerometer^[8].

Skema keseluruhan menekankan pemisahan komponen fotolistrik dan desain modular dari masing-masing komponen, dan desain terpisah dari sistem optik dan sistem sirkuit untuk memastikan pembuangan panas secara keseluruhan dan penekanan interferensi silang. Untuk meningkatkan kemampuan debug dan teknologi perakitan dari produk, konektor digunakan untuk menghubungkan papan sirkuit di ruang elektronik, dan cincin serat optik dan akselerometer di ruang IMU masing-masing di-debug.Setelah membentuk IMU, seluruh perakitan dilakukan.

 Papan sirkuit di rongga elektronik adalah kotak fotolistrik gyro dari atas ke bawah, termasuk sumber cahaya gyro, detektor, dan sirkuit pelepasan depan; Papan konversi tabel terutama menyelesaikan konversi sinyal arus akselerometer menjadi sinyal digital; Solusi navigasi dan sirkuit antarmuka termasuk papan antarmuka dan papan solusi navigasi, papan antarmuka terutama menyelesaikan akuisisi sinkron data perangkat inersia multi-saluran, interaksi catu daya dan komunikasi eksternal, papan solusi navigasi terutama melengkapi navigasi inersia murni dan solusi navigasi terintegrasi; Papan panduan terutama melengkapi navigasi satelit, dan mengirimkan informasi ke papan solusi navigasi dan papan antarmuka untuk melengkapi navigasi terintegrasi. Catu daya sekunder dan rangkaian antarmuka dihubungkan melalui konektor, dan papan sirkuit dihubungkan melalui konektor.

teknologi kunci

1. Skema desain terpadu

Sistem navigasi gyro serat optik udara mewujudkan deteksi gerakan enam derajat kebebasan pesawat melalui integrasi beberapa sensor. Gyro tiga sumbu dan akselerometer tiga sumbu dapat dipertimbangkan untuk desain integrasi tinggi, mengurangi konsumsi daya, volume, dan berat. Untuk serat optik komponen gyro, dapat berbagi sumber cahaya untuk melakukan desain integrasi tiga sumbu; Untuk komponen akselerometer, akselerometer fleksibel kuarsa umumnya digunakan, dan rangkaian konversi hanya dapat dirancang dengan tiga cara. Ada juga masalah waktu sinkronisasi dalam akuisisi data multi-sensor.Untuk pembaruan sikap yang dinamis tinggi, konsistensi waktu dapat memastikan keakuratan pembaruan sikap.

2. Desain pemisahan fotolistrik

Gyro serat optik adalah sensor serat optik berdasarkan efek Sagnac untuk mengukur laju sudut. Di antara mereka, cincin serat adalah komponen kunci dari kecepatan sudut sensitif giroskop serat.Itu dililit beberapa ratus meter hingga beberapa ribu meter serat. Jika bidang suhu cincin serat optik berubah, suhu pada setiap titik cincin serat optik berubah seiring waktu, dan dua berkas gelombang cahaya melewati titik tersebut. pada waktu yang berbeda (kecuali titik tengah koil serat optik), mereka mengalami jalur optik yang berbeda, menghasilkan perbedaan fase, pergeseran fase non-timbal balik ini tidak dapat dibedakan dari pergeseran fase Sagneke yang disebabkan oleh rotasi. Untuk meningkatkan suhu kinerja giroskop serat optik, komponen inti giroskop, cincin serat, perlu dijauhkan dari sumber panas.

Untuk giroskop terintegrasi fotolistrik, perangkat fotolistrik dan papan sirkuit giroskop dekat dengan cincin serat optik.Saat sensor bekerja, suhu perangkat itu sendiri akan naik sampai batas tertentu, dan memengaruhi cincin serat optik melalui radiasi dan konduksi. Untuk mengatasi pengaruh suhu pada cincin serat optik, sistem menggunakan pemisahan fotolistrik dari giroskop serat optik, termasuk struktur jalur optik dan struktur sirkuit, dua jenis pemisahan independen struktur, antara serat dan sambungan jalur pandu gelombang. Hindari panas dari kotak sumber cahaya yang memengaruhi sensitivitas perpindahan panas serat.

3. Desain deteksi diri aktif

Sistem navigasi strapdown gyro serat optik perlu memiliki fungsi self-test kinerja listrik pada perangkat inersia. Karena sistem navigasi mengadopsi instalasi strapdown murni tanpa mekanisme transposisi, self-test perangkat inersia diselesaikan dengan pengukuran statis di dua bagian, yaitu , uji mandiri tingkat perangkat dan uji mandiri tingkat sistem, tanpa eksitasi transposisi eksternal.

ERDI TECH LTD Solusi untuk teknik khusus