Légi száloptikai inerciális navigációs megoldás

A nagy pontosságú navigációs rendszer a repülőgép-navigáció irányításának és fegyverrendszerének precíz támadásának alapvető berendezése.Általános sémái közé tartoznak a platformrendszerek és a strapdown sémák. A strapdown inerciális technológia és az optikai giroszkóp kifejlesztésével a strapdownt széles körben alkalmazzák a légi közlekedésben, amelynek előnyei a nagy megbízhatóság, a könnyű és kis méret, az alacsony energiafogyasztás és az alacsony költség^[1-4].Jelenleg a airborne strapdown navigációs rendszer a lézeres giroszkópos lehúzható navigációs rendszer és a száloptikás giroszkóp lehúzható navigációs rendszer kombinációja.Egyebek között a Northrop Grumman LN-100G, a Honeywell H-764G lézeres giroszkópos lehúzott navigációs rendszere és a Northrop Grumman LN-251 szálas rendszere. Az optikai giroszkóp lehúzható navigációs rendszert széles körben használják az amerikai vadászrepülőgép-flottában^[1].A Northrop Grumman Company kifejlesztette az LN-251 navigációs rendszert helikopterekhez a nagy pontosságú száloptikai giroszkóp szimbólumával, majd kifejlesztette az LN-260-at, hogy alkalmazkodjon a repülőgép-navigációhoz. Az LN-260-at az Egyesült Államok légiereje választotta ki a az F-16 többnemzetiségű vadászflotta repüléstechnikai fejlesztése. Bevetés előtt az LN-260 rendszert tesztelték, hogy 0,49 n mérföldes (CEP) pozíciópontosságot, 1,86 láb/s-os (RMS) északi irányi sebességi hibát érjen el, és keleti irányban 2,43 láb/s (RMS) sebességi hiba rendkívül dinamikus környezetben. Ezért az optikai lecsatolt inerciális navigációs rendszer teljes mértékben kielégíti a repülőgép üzemeltetési követelményeit a navigációs és irányítási képességek tekintetében^[1].

A lézeres giroszkópos lecsatolt navigációs rendszerhez képest a száloptikás giroszkóp lecsatolt navigációs rendszer a következő előnyökkel rendelkezik: 1) nem igényel mechanikai rezgést, leegyszerűsíti a rendszer felépítését és a rezgéscsillapító tervezés bonyolultságát, csökkenti a súlyt és az energiafogyasztást, valamint javítja a a navigációs rendszer megbízhatósága; 2) A száloptikai giroszkóp precíziós spektruma a taktikai szinttől a stratégiai szintig terjed, és a hozzá tartozó navigációs rendszer egy megfelelő navigációs rendszer spektrumot is alkothat, amely az állásrendszertől a nagy hatótávolságú navigációs rendszerig mindent lefed. tartós repülőgép;3) A száloptikai giroszkóp térfogata közvetlenül függ a szálgyűrű méretétől.A finom átmérőjű szál kiforrott alkalmazásával az azonos pontosságú száloptikai giroszkóp térfogata egyre kisebb, és elkerülhetetlen trend a fény és a miniatürizálás fejlesztése.

Általános tervezési séma

A levegőben szállított optikai szálas giroszkópos navigációs rendszer teljes mértékben figyelembe veszi a rendszer hőelvezetését és a fotoelektromos szétválasztást, és elfogadja a „három üreges” sémát.^[6,7], beleértve az IMU üreget, az elektronikus üreget és a másodlagos táp üreget.Az IMU üreg az IMU testszerkezetéből, az optikai szál érzékelő gyűrűből és a rugalmas kvarc gyorsulásmérőből (kvarc plusz mérő) áll; Az elektronikus üreg egy giroszkópból álló fotoelektromos dobozból, egy mérő átalakító kártyából, egy navigációs számítógépből és egy interfész kártyából, valamint egy higiéniai útmutatóból áll. tábla;A másodlagos tápüreg egy csomagolt másodlagos tápmodulból, EMI-szűrőből, töltés-kisülési kondenzátorból áll. A giroszkóp fotoelektromos doboza és az IMU-üregben lévő optikai szálgyűrű együttesen alkotja a giroszkóp alkatrészt, valamint a kvarc rugalmas gyorsulásmérőt és a mérőátalakító lemezt. együtt alkotják a gyorsulásmérő komponenst^[8].

Az átfogó séma hangsúlyozza a fotoelektromos alkatrészek szétválasztását és az egyes komponensek moduláris felépítését, valamint az optikai rendszer és az áramköri rendszer különálló kialakítását, hogy biztosítsa az általános hőelvezetést és a keresztinterferenciák elnyomását. A hibakeresési és összeszerelési technológia javítása érdekében A termék, csatlakozók az elektronikus kamrában lévő áramköri lapok csatlakoztatására szolgálnak, az optikai szál gyűrűje és a gyorsulásmérő pedig az IMU-kamrában hibakeresésre kerül sor.Az IMU kialakítása után a teljes összeszerelést elvégezzük.

 Az elektronikus üregben lévő áramköri lap a giroszkóp fotoelektromos doboz felülről lefelé, beleértve a giroszkóp fényforrást, az érzékelőt és az elülső kisülési áramkört; Az asztali konverziós kártya főként a gyorsulásmérő áramjelének digitális jellé konvertálását végzi; Navigációs megoldás és Az interfész áramkör interfészkártyát és navigációs megoldási kártyát tartalmaz, az interfészkártya főként a többcsatornás inerciális eszközadatok szinkron beszerzését, a tápegység interakcióját és a külső kommunikációt végzi, a navigációs megoldás tábla főként a tiszta inerciális navigációt és az integrált navigációs megoldást; az útmutató tábla főként a műholdas navigáció, és elküldi az információkat a navigációs megoldás kártyára és az interfész kártyára az integrált navigáció befejezéséhez. A másodlagos tápegység és az interfész áramkör a csatlakozón keresztül, az áramköri kártya pedig a csatlakozón keresztül csatlakozik.

Kulcsfontosságú technológiák

1. Integrált tervezési séma

A légi száloptikai giroszkópos navigációs rendszer több érzékelő integrálásával valósítja meg a repülőgép hat szabadságfokú mozgásérzékelését.A háromtengelyes giroszkóp és a háromtengelyes gyorsulásmérő figyelembe vehető a magas szintű integráció érdekében, csökkentve az energiafogyasztást, a térfogatot és a súlyt.A száloptikához giroszkóp komponens, megoszthatja a fényforrást a háromtengelyes integrációs tervezés végrehajtásához; A gyorsulásmérő komponenshez általában kvarc rugalmas gyorsulásmérőt használnak, és az átalakítási áramkört csak háromféleképpen lehet megtervezni. Itt van az idő problémája is szinkronizálás több szenzoros adatgyűjtésben.A dinamikus szemléletfrissítéshez az időbeli konzisztencia biztosíthatja az attitűdfrissítés pontosságát.

2. Fotoelektromos elválasztási tervezés

A száloptikai giroszkóp egy Sagnac-effektuson alapuló száloptikai érzékelő a szögsebesség mérésére. Közülük a szálgyűrű a szálas giroszkóp érzékeny szögsebességének kulcseleme.Több száz métertől több ezer méterig tekercselt szál. Ha az optikai szál gyűrűjének hőmérsékleti tere megváltozik, a hőmérséklet az optikai szál gyűrűjének minden pontján idővel változik, és a két fényhullám áthalad a ponton. különböző időpontokban (kivéve az optikai szál tekercs középső pontját) eltérő optikai utakat tapasztalnak, ami fáziskülönbséget eredményez, ez a nem-reciprok fáziseltolódás megkülönböztethetetlen a forgás okozta Sagneke fáziseltolódástól. A hőmérséklet javítása érdekében a száloptikai giroszkóp teljesítményét, a giroszkóp központi elemét, a szálgyűrűt távol kell tartani a hőforrástól.

A fotoelektromos integrált giroszkóp esetében a giroszkóp fotoelektromos eszközei és áramköri lapjai az optikai szálgyűrű közelében helyezkednek el.Amikor az érzékelő működik, maga az eszköz hőmérséklete bizonyos mértékig megemelkedik, és sugárzáson és vezetésen keresztül befolyásolja az optikai szál gyűrűjét. A hőmérsékletnek az optikai szál gyűrűjére gyakorolt ​​hatásának megoldására a rendszer fotoelektromos elválasztást alkalmaz. az optikai szálas giroszkóp, beleértve az optikai út szerkezetét és az áramköri felépítést, kétféle szerkezettől független elválasztást, a szál és a hullámvezető vonal közötti csatlakozást. Kerülje el, hogy a fényforrás dobozából származó hő befolyásolja a szál hőátadási érzékenységét.

3. Bekapcsolt önérzékelő kialakítás

A száloptikás giroszkóp lecsatolt navigációs rendszernek rendelkeznie kell az elektromos teljesítmény önellenőrző funkciójával az inerciális eszközön. Mivel a navigációs rendszer a tiszta, transzponáló mechanizmus nélküli lehúzórendszert alkalmazza, az inerciális eszközök öntesztje statikus méréssel, két részből áll, nevezetesen , eszköz szintű önteszt és rendszerszintű önteszt, külső transzpozíciós gerjesztés nélkül.

ERDI TECH LTD Megoldások speciális technikák szerint