Կորդինատային համակարգերի պահանջների ավելացումը պահանջում է նավիգացիայի նոր սկզբունքների մշակում: Մասնավորապես, արդիականության թելադրած պայմաններից մեկը թիրախային օբյեկտների տեղորոշման չափման համեմատաբար անկախ միջոցների ներդրումն էր։ Այս հնարավորություններն ապահովված են իներցիոն նավիգացիոն համակարգով, որը վերացնում է ռադիոփարոսներից և արբանյակներից ազդանշանների անհրաժեշտությունը:
Տեխնոլոգիական ակնարկ
Իներցիալ նավարկությունը հիմնված է մեխանիկայի օրենքների վրա, ինչը թույլ է տալիս ֆիքսել մարմինների շարժման պարամետրերը սահմանված հղման համակարգի նկատմամբ: Նավիգացիայի այս սկզբունքը առաջին անգամ համեմատաբար վերջերս սկսեց կիրառվել նավերի գիրոկողմնացույցներում։ Այս տեսակի չափիչ գործիքների կատարելագործմամբ առաջացել էտեխնիկա, որը որոշում է չափված պարամետրերը՝ հիմնվելով մարմինների արագացումների վրա։ Իներցիոն նավիգացիոն համակարգի տեսությունը սկսեց ձևավորվել ավելի մոտ 1930-ականներին։ Այդ պահից այս ոլորտի հետազոտողները սկսեցին ավելի մեծ ուշադրություն դարձնել մեխանիկական համակարգերի կայունության սկզբունքներին։ Գործնականում այս հայեցակարգը բավականին դժվար է իրականացնել, ուստի երկար ժամանակ այն մնաց միայն տեսական տեսքով: Սակայն վերջին տասնամյակների ընթացքում, համակարգիչների վրա հիմնված հատուկ սարքավորումների հայտնվելով, իներցիոն նավիգացիոն գործիքներն ակտիվորեն օգտագործվում են ավիացիայի, ջրային ճարտարագիտության և այլնի մեջ:
Համակարգի բաղադրիչներ
Ցանկացած իներցիոն համակարգի պարտադիր տարրերն են զգայուն չափիչ սարքերի և հաշվողական սարքերի բլոկները: Տարրերի առաջին կատեգորիան ներկայացված է գիրոսկոպներով և արագաչափերով, իսկ երկրորդը համակարգչային սարքավորումներն են, որոնք իրականացնում են որոշակի հաշվարկային ալգորիթմներ։ Մեթոդի ճշգրտությունը մեծապես կախված է զգայուն սարքերի բնութագրերից: Օրինակ՝ վստահելի տվյալները հնարավորություն են տալիս իներցիոն նավիգացիոն համակարգեր ստանալ միայն ճշգրիտ տիպի գիրոսկոպներով՝ արագաչափերի հետ համատեղ: Բայց այս դեպքում տեխնիկական սարքավորումը լուրջ թերություն ունի՝ էլեկտրամեխանիկական լցավորման բարձր բարդության տեսքով, էլ չեմ խոսում սարքավորումների մեծ չափերի մասին։
Ինչպես է աշխատում համակարգը
Իներցիոն համակարգի միջոցով կոորդինատների որոշման մեթոդը մարմինների արագացման, ինչպես նաև դրանց մասին տվյալների մշակումն է.անկյունային արագություններ. Դրա համար կրկին օգտագործվում են թիրախային օբյեկտի վրա տեղադրված զգայուն տարրեր, որոնց շնորհիվ տեղեկատվություն է ստացվում մետա դիրքի, շարժման ընթացքի, անցած հեռավորության և արագության մասին: Բացի այդ, իներցիոն նավիգացիոն համակարգի աշխատանքի սկզբունքը հնարավորություն է տալիս օգտագործել օբյեկտը կայունացնելու և նույնիսկ ավտոմատ կերպով կառավարելու միջոցներ: Նման նպատակների համար օգտագործվում են գիրոսկոպիկ սարքավորումներով գծային արագացման սենսորներ: Այս սարքերի օգնությամբ ձևավորվում է հաշվետվության համակարգ, որն աշխատում է օբյեկտի հետագծի համեմատ։ Ըստ գոյացած կոորդինատների համակարգի՝ որոշվում են թեքության և պտույտի անկյունները։ Այս տեխնոլոգիայի առավելությունները ներառում են ինքնավարությունը, ավտոմատացման հնարավորությունը և աղմուկի իմունիտետի բարձր աստիճանը:
Իներցիալ նավիգացիոն համակարգերի դասակարգում
Հիմնականում դիտարկվող նավիգացիոն համակարգերը բաժանված են հարթակի և strapdown-ի (SINS): Առաջինները կոչվում են նաև աշխարհագրական և կարող են պարունակել երկու հարթակ: Մեկը ապահովված է գիրոսկոպներով և ուղղված է իներցիոն դաշտում, իսկ երկրորդը կառավարվում է արագացուցիչներով և կայունանում է հորիզոնական հարթության նկատմամբ։ Արդյունքում, կոորդինատները որոշվում են՝ օգտագործելով երկու հարթակների հարաբերական դիրքի մասին տեղեկատվությունը: SINS մոդելները համարվում են տեխնոլոգիապես ավելի առաջադեմ: Strapdown-ի իներցիալ նավիգացիոն համակարգը զուրկ է թերություններից՝ կապված գիրոպլատֆորմների օգտագործման սահմանափակումների հետ: Արագություն ևՆման մոդելներում օբյեկտների գտնվելու վայրը տեղափոխվում է թվային հաշվարկ, որը նաև ի վիճակի է գրանցել տվյալներ անկյունային կողմնորոշման վրա: SINS համակարգերի ժամանակակից զարգացումը նպատակ ունի օպտիմիզացնել հաշվողական ալգորիթմները՝ չնվազեցնելով նախնական տվյալների ճշգրտությունը:
Պլատֆորմային համակարգերի կողմնորոշման որոշման մեթոդներ
Մի կորցրեք արդիականությունը և համակարգերը, որոնք աշխատում են հարթակների հետ՝ օբյեկտի դինամիկայի վերաբերյալ նախնական տվյալները որոշելու համար: Այս պահին հաջողությամբ շահագործվում են պլատֆորմի իներցիոն նավիգացիոն մոդելների հետևյալ տեսակները՝
- Երկրաչափական համակարգ. Ստանդարտ մոդել երկու հարթակով, որը նկարագրված է վերևում: Նման համակարգերը շատ ճշգրիտ են, բայց դրանք ունեն սահմանափակումներ արտաքին տարածության մեջ գործող բարձր մանևրելու հնարավորություն ունեցող մեքենաների սպասարկման հարցում:
- Վերլուծական համակարգ. Այն նաև օգտագործում է արագացուցիչներ և գիրոսկոպներ, որոնք աստղերի համեմատ անշարժ են: Նման համակարգերի առավելությունները ներառում են մանևրվող օբյեկտների, ինչպիսիք են հրթիռները, ուղղաթիռները և կործանիչները արդյունավետորեն սպասարկելու ունակությունը: Բայց նույնիսկ իներցիալ նավիգացիոն համակարգի հետ համեմատած, վերլուծական համակարգերը ցածր ճշգրտություն են ցույց տալիս օբյեկտի դինամիկայի պարամետրերը որոշելիս:
- Կիսավերլուծական համակարգ. Տրամադրվում է մեկ հարթակով՝ շարունակաբար կայունանալով տեղական հորիզոնի տարածության մեջ։ Այս հիմքում տեղադրված է գիրոսկոպ և արագացուցիչ, և հաշվարկները կազմակերպվում են աշխատանքային հարթակից դուրս:
Իներցիալ արբանյակային համակարգերի առանձնահատկությունները
Սա ինտեգրված նավիգացիոն համակարգերի խոստումնալից դաս է, որը միավորում է արբանյակային ազդանշանի աղբյուրների առավելությունները և դիտարկվող իներցիոն մոդելները: Ի տարբերություն հայտնի արբանյակային համակարգերի, նման համակարգերը հնարավորություն են տալիս լրացուցիչ օգտագործել տվյալներ անկյունային կողմնորոշման վերաբերյալ և ձևավորել անկախ դիրքավորման ալգորիթմներ նավիգացիոն ազդանշանների բացակայության դեպքում: Լրացուցիչ աշխարհագրական տեղեկատվության ստացումը թույլ է տալիս տեխնիկապես պարզեցնել զգայուն տարրերի մոդելները՝ հրաժարվելով թանկարժեք սարքավորումներից: Իներցիոն արբանյակային նավիգացիոն համակարգի առավելությունները ներառում են ցածր քաշը, փոքր չափերը և տվյալների մշակման պարզեցված սխեմաները: Մյուս կողմից, MEMS գիրոսկոպների անկայունությունը հանգեցնում է տվյալների որոշման սխալների կուտակմանը:
Իներցիալ համակարգերի կիրառման դաշտեր
Իներցիալ նավիգացիոն տեխնոլոգիայի պոտենցիալ սպառողների թվում են տարբեր ոլորտների ներկայացուցիչներ։ Սա ոչ միայն տիեզերագնացություն և ավիացիա է, այլ նաև ավտոմոբիլաշինություն (նավիգացիոն համակարգեր), ռոբոտաշինություն (կինեմատիկական բնութագրերի վերահսկման միջոցներ), սպորտ (շարժման դինամիկան որոշում), բժշկություն և նույնիսկ կենցաղային տեխնիկա և այլն:
Եզրակացություն
Իներցիալ նավարկության տեսությունը, որի հայեցակարգը սկսեց ձևավորվել անցյալ դարում, այսօր կարելի է համարել որպես մեխատրոնիկայի լիարժեք բաժին։ Այնուամենայնիվ, վերջին ձեռքբերումները հուշում են, որ ապագան կարող էհայտնվում են և ավելի առաջադեմ բացահայտումներ։ Այդ մասին է վկայում իներցիոն նավիգացիոն համակարգերի սերտ փոխազդեցությունը համակարգչային գիտության և էլեկտրոնիկայի հետ։ Ի հայտ են գալիս նոր հավակնոտ առաջադրանքներ՝ ընդլայնելով հարակից տեխնոլոգիաների զարգացման տարածքը՝ հիմնված նաև տեսական մեխանիկայի վրա։ Միևնույն ժամանակ, այս ուղղությամբ փորձագետները ակտիվորեն աշխատում են տեխնիկական միջոցների օպտիմալացման վրա, որոնցից հիմնականը միկրոմեխանիկական գիրոսկոպներն են։
