Luftbåren fiberoptisk treghetsnavigasjonsløsning

Høypresisjonsnavigasjonssystem er kjerneutstyret til flynavigasjonskontroll og presist angrep på våpensystemet.Dens ordinære ordninger inkluderer plattformordninger og strapdown-ordninger. Med utviklingen av strapdown treghetsteknologi og optisk gyro, har strapdown blitt mye brukt i luftbåren felt med fordelene høy pålitelighet, lett og liten størrelse, lavt strømforbruk og lave kostnader^[1-4].For tiden er luftbåren strapdown navigasjonssystem en kombinasjon av lasergyro strapdown navigasjonssystem og fiberoptisk gyro strapdown navigasjonssystem. Blant dem Northrop Grummans LN-100G, Honeywells H-764G lasergyro strapdown navigasjonssystem og Northrop Grummans LN-251 fiber optisk gyro strapdown navigasjonssystem har blitt mye brukt i den amerikanske jagerflyflåten^[1].Northrop Grumman Company utviklet LN-251 navigasjonssystemet for helikopter med det viktige symbolet på fiberoptisk gyro med høy presisjon, og utviklet deretter LN-260 for å tilpasse seg flynavigasjon. LN-260 ble valgt av US Air Force for Avionikkoppgradering av den multinasjonale F-16 jagerflåten. Før utplassering ble LN-260-systemet testet for å oppnå en posisjonsnøyaktighet på 0,49n mile (CEP), en nordgående hastighetsfeil på 1,86ft/s (RMS) og en østgående hastighetsfeil på 2,43 fot/s (RMS) i et svært dynamisk miljø. Derfor kan det optiske treghetsnavigasjonssystemet med strapdown fullt ut oppfylle de operasjonelle kravene til flyet når det gjelder navigasjons- og veiledningsevne^[1].

Sammenlignet med lasergyrostrapdown-navigasjonssystem har fiberoptisk gyrostrapdown-navigasjonssystem følgende fordeler: 1) det trenger ikke mekanisk jitter, forenkler systemstrukturen og kompleksiteten til vibrasjonsreduksjonsdesign, reduserer vekten og strømforbruket og forbedrer pålitelighet av navigasjonssystem;2) Presisjonsspekteret til fiberoptisk gyro dekker taktisk nivå til strategisk nivå, og dets tilsvarende navigasjonssystem kan også danne et tilsvarende navigasjonssystemspekter, som dekker alt fra holdningssystem til navigasjonssystem for langdistanse- utholdenhetsfly;3) Volumet av fiberoptisk gyroskop avhenger direkte av størrelsen på fiberringen.Med den modne bruken av fiber med fin diameter, blir volumet av fiberoptisk gyroskop med samme nøyaktighet mindre og mindre, og utviklingen av lys og miniatyrisering er en uunngåelig trend.

Overordnet designskjema

Det luftbårne fiberoptiske gyro-strapdown-navigasjonssystemet vurderer systemets varmespredning og fotoelektrisk separasjon fullt ut, og bruker "tre-hulrom"-ordningen^[6,7], inkludert IMU-hulrom, elektronisk hulrom og sekundært strømhulrom.IMU-hulrommet består av IMU-kroppsstrukturen, sensorringen for optisk fiber og fleksibelt kvartsakselerometer (kvarts pluss meter); Det elektroniske hulrommet består av en gyrofotoelektrisk boks, et målerkonverteringskort, en navigasjonsdatamaskin og grensesnittkort og en sanitærveiledning kort; Det sekundære strømhulrommet består av en pakket sekundær strømmodul, EMI-filter, ladningsutladningskondensator. Den fotoelektriske gyroboksen og den optiske fiberringen i IMU-hulrommet utgjør sammen gyrokomponenten, og det fleksible kvartsakselerometeret og målerens konverteringsplate utgjør sammen akselerometerkomponenten^[8].

Det overordnede opplegget legger vekt på separasjon av fotoelektriske komponenter og den modulære utformingen av hver komponent, og den separate utformingen av optisk system og kretssystem for å sikre den totale varmeavledningen og undertrykkelsen av kryssinterferens. For å forbedre feilsøkings- og monteringsteknologien til produktet, kontakter brukes til å koble kretskortene i det elektroniske kammeret, og den optiske fiberringen og akselerometeret i IMU-kammeret feilsøkes henholdsvis.Etter å ha dannet IMU, utføres hele monteringen.

 Kretskortet i det elektroniske hulrommet er den gyrofotoelektriske boksen fra topp til bunn, inkludert gyrolyskilde, detektor og frontutladningskrets; Bordkonverteringskortet fullfører hovedsakelig konverteringen av akselerometerets strømsignal til det digitale signalet; Navigasjonsløsning og grensesnittkrets inkluderer grensesnittkort og navigasjonsløsningskort, grensesnittkort fullfører hovedsakelig synkron innhenting av multi-kanals treghetsenhetsdata, strømforsyningsinteraksjon og ekstern kommunikasjon, navigasjonsløsningstavle fullfører hovedsakelig ren treghetsnavigasjon og integrert navigasjonsløsning; Guidetavlen fullfører hovedsakelig satellittnavigasjon, og sender informasjonen til navigasjonsløsningskortet og grensesnittkortet for å fullføre den integrerte navigasjonen. Den sekundære strømforsyningen og grensesnittkretsen er koblet til via kontakten, og kretskortet er koblet til via kontakten.

Nøkkelteknologier

1. Integrert designskjema

Det luftbårne fiberoptiske gyro-navigasjonssystemet realiserer flyets seks frihetsgrader bevegelsesdeteksjon gjennom integrering av flere sensorer. Treakset gyro og treakset akselerometer kan vurderes for høy integreringsdesign, redusere strømforbruk, volum og vekt. For fiberoptikken gyrokomponent, den kan dele lyskilden for å utføre tre-akset integrasjonsdesign; For akselerometerkomponenten brukes vanligvis kvarts fleksibelt akselerometer, og konverteringskretsen kan bare utformes på tre måter. Det er også problemet med tid synkronisering i multi-sensor datainnsamling.For høy dynamisk holdningsoppdatering kan tidskonsistens sikre nøyaktigheten av holdningsoppdateringen.

2. Fotoelektrisk separasjonsdesign

Den fiberoptiske gyroen er en fiberoptisk sensor basert på Sagnac-effekten for å måle vinkelhastigheten. Blant dem er fiberringen nøkkelkomponenten i den følsomme vinkelhastigheten til fibergyroskopet.Den er viklet av flere hundre meter til flere tusen meter fiber. Hvis temperaturfeltet til den optiske fiberringen endres, endres temperaturen på hvert punkt av den optiske fiberringen med tiden, og de to strålene med lysbølge passerer gjennom punktet på forskjellige tidspunkter (bortsett fra midtpunktet på den optiske fiberspolen), opplever de forskjellige optiske baner, noe som resulterer i en faseforskjell, denne ikke-gjensidige faseforskyvningen kan ikke skilles fra Sagneke-faseforskyvningen forårsaket av rotasjon. For å forbedre temperaturen ytelsen til det fiberoptiske gyroskopet, kjernekomponenten i gyroskopet, fiberringen, må holdes unna varmekilden.

For det fotoelektriske integrerte gyroskopet er de fotoelektriske enhetene og kretskortene til gyroskopet nær den optiske fiberringen.Når sensoren fungerer, vil temperaturen på selve enheten stige til en viss grad, og påvirke den optiske fiberringen gjennom stråling og ledning. For å løse temperaturpåvirkningen på den optiske fiberringen, bruker systemet en fotoelektrisk separasjon av det optiske fibergyroskopet, inkludert optisk banestruktur og kretsstruktur, to typer strukturuavhengig separasjon, mellom fiberen og bølgelederlinjeforbindelsen. Unngå at varmen fra lyskildeboksen påvirker fiberens varmeoverføringsfølsomhet.

3. Oppstart av selvdeteksjonsdesign

Fiberoptisk gyro-strapdown-navigasjonssystem må ha den elektriske ytelses-selvtestfunksjonen på treghetsenheten. Fordi navigasjonssystemet tar i bruk ren strapdown-installasjon uten transponeringsmekanisme, fullføres selvtesten av treghetsenheter ved statisk måling i to deler, nemlig , selvtest på enhetsnivå og selvtest på systemnivå, uten ekstern transponeringseksitasjon.

ERDI TECH LTD Løsninger for spesifikk teknikk