Koordinat sistemlərinə tələblərin artması naviqasiyanın yeni prinsiplərinin işlənib hazırlanmasını zəruri edir. Xüsusilə, müasirliyin diktə etdiyi şərtlərdən biri də hədəf obyektlərin yerini ölçmək üçün nisbətən müstəqil vasitələrin tətbiqi idi. Bu imkanlar radio mayaklardan və peyklərdən gələn siqnallara ehtiyacı aradan qaldıran inertial naviqasiya sistemi ilə təmin edilir.
Texnologiyaya baxış
Ətalət naviqasiyası mexanika qanunlarına əsaslanır və müəyyən edilmiş istinad çərçivəsinə nisbətən cisimlərin hərəkət parametrlərini düzəltməyə imkan verir. İlk dəfə olaraq bu naviqasiya prinsipi nisbətən yaxınlarda gəmi giroskoplarında tətbiq olunmağa başladı. Bu tip ölçmə vasitələrinin təkmilləşdirilməsi ilə ortaya çıxdıcisimlərin sürətlənmələri əsasında ölçülən parametrləri təyin edən texnika. İnertial naviqasiya sistemi nəzəriyyəsi 1930-cu illərə yaxın formalaşmağa başladı. Həmin andan etibarən bu sahədə tədqiqatçılar mexaniki sistemlərin dayanıqlıq prinsiplərinə daha çox diqqət yetirməyə başladılar. Praktikada bu konsepsiyanı həyata keçirmək olduqca çətindir, ona görə də uzun müddət yalnız nəzəri formada qaldı. Lakin son onilliklərdə kompüterlərə əsaslanan xüsusi avadanlıqların meydana çıxması ilə inertial naviqasiya alətləri aviasiya, su mühəndisliyi və s. sahələrdə fəal şəkildə istifadə olunur.
Sistem komponentləri
İstənilən inertial sistemin məcburi elementləri həssas ölçmə cihazları və hesablama cihazları bloklarıdır. Birinci kateqoriya elementlər giroskoplar və akselerometrlər, ikincisi isə müəyyən hesablama alqoritmlərini həyata keçirən kompüter avadanlığıdır. Metodun dəqiqliyi əsasən həssas cihazların xüsusiyyətlərindən asılıdır. Məsələn, etibarlı məlumatlar inertial naviqasiya sistemlərini yalnız akselerometrlərlə birlikdə dəqiq tipli giroskoplarla əldə etməyə imkan verir. Lakin bu halda, texniki avadanlıq elektromexaniki doldurmanın yüksək mürəkkəbliyi şəklində ciddi bir çatışmazlığa malikdir, avadanlığın böyük ölçüsünü qeyd etmək olmaz.
Sistem necə işləyir
Ətalət sistemindən istifadə edərək koordinatların təyin edilməsi üsulu cisimlərin sürətlənməsi, eləcə də onlarınbucaq sürətləri. Bunun üçün yenə də birbaşa hədəf obyektə quraşdırılmış həssas elementlərdən istifadə olunur ki, bunun sayəsində meta-mövqe, hərəkətin gedişatı, qət edilən məsafə və sürət haqqında məlumatlar yaradılır. Bundan əlavə, inertial naviqasiya sisteminin işləmə prinsipi obyekti sabitləşdirmək və hətta avtomatik idarə etmək üçün vasitələrdən istifadə etməyə imkan verir. Bu məqsədlər üçün giroskopik avadanlıqları olan xətti sürətləndirici sensorlar istifadə olunur. Bu cihazların köməyi ilə obyektin trayektoriyasına nisbətən işləyən hesabat sistemi formalaşır. Yaranan koordinat sisteminə uyğun olaraq meyl və fırlanma bucaqları müəyyən edilir. Bu texnologiyanın üstünlükləri arasında avtonomiya, avtomatlaşdırma imkanı və yüksək səs-küyə qarşı müqavimət daxildir.
İnersiya naviqasiya sistemlərinin təsnifatı
Əsasən, nəzərdən keçirilən naviqasiya sistemləri platforma və strapdown (SINS) bölünür. Birincilər coğrafi adlanır və iki platformadan ibarət ola bilər. Biri giroskoplar tərəfindən təmin edilir və inertial sahədə yönəldilir, ikincisi isə akselerometrlər tərəfindən idarə olunur və üfüqi müstəviyə nisbətən sabitləşir. Nəticədə koordinatlar iki platformanın nisbi mövqeyi haqqında məlumatlardan istifadə etməklə müəyyən edilir. SINS modelləri texnoloji cəhətdən daha inkişaf etmiş hesab olunur. Strapdown inertial naviqasiya sistemi gyroplatformaların istifadəsində məhdudiyyətlərlə bağlı çatışmazlıqlardan məhrumdur. Sürət vəbu cür modellərdə obyektlərin yerləşdiyi yerlər rəqəmsal hesablamaya keçirilir ki, bu da bucaq oriyentasiyası üzrə məlumatları qeyd etməyə qadirdir. SINS sistemlərinin müasir inkişafı ilkin məlumatların dəqiqliyini az altmadan hesablama alqoritmlərini optimallaşdırmaq məqsədi daşıyır.
Platforma sistemlərinin oriyentasiyasını təyin etmək üsulları
Obyektin dinamikası üzrə ilkin məlumatları müəyyən etmək üçün platformalarla işləyən sistemləri və aktuallığını itirməyin. Hazırda platforma inertial naviqasiya modellərinin aşağıdakı növləri uğurla istifadə olunur:
- Həndəsi sistem. Yuxarıda təsvir edilən iki platformalı standart model. Bu cür sistemlər yüksək dəqiqliyə malikdir, lakin onların kosmosda işləyən yüksək manevr qabiliyyətinə malik nəqliyyat vasitələrinə xidmət göstərməkdə məhdudiyyətləri var.
- Analitik sistem. O, həmçinin ulduzlara nisbətən stasionar olan akselerometrlərdən və giroskoplardan istifadə edir. Bu cür sistemlərin üstünlükləri arasında raketlər, helikopterlər və qırıcılar kimi manevr edə bilən obyektlərə effektiv xidmət göstərmək imkanı daxildir. Lakin hətta strapdown inertial naviqasiya sistemi ilə müqayisədə analitik sistemlər obyektin dinamikasının parametrlərinin müəyyən edilməsində aşağı dəqiqlik nümayiş etdirir.
- Yarı analitik sistem. Yerli üfüqün məkanında davamlı olaraq sabitləşən bir platforma ilə təmin edilir. Bu bazada giroskop və akselerometr var və hesablamalar işçi platformadan kənarda təşkil edilir.
Ətalət peyk sistemlərinin xüsusiyyətləri
Bu, peyk siqnal mənbələrinin və hesab edilən inertial modellərin üstünlüklərini birləşdirən inteqrasiya olunmuş naviqasiya sistemlərinin perspektivli sinfidir. Populyar peyk sistemlərindən fərqli olaraq, bu cür sistemlər naviqasiya siqnalları olmadıqda bucaq oriyentasiyası haqqında məlumatlardan əlavə istifadə etməyə və müstəqil yerləşdirmə alqoritmləri yaratmağa imkan verir. Əlavə geolokasiya məlumatlarının əldə edilməsi bahalı avadanlıqlardan imtina edərək həssas elementlərin modellərini texniki cəhətdən sadələşdirməyə imkan verir. İnertial peyk naviqasiya sisteminin üstünlüklərinə aşağı çəki, kiçik ölçülü və sadələşdirilmiş məlumatların işlənməsi sxemləri daxildir. Digər tərəfdən, MEMS giroskoplarının qeyri-sabitliyi məlumatların müəyyən edilməsində səhvlərin toplanmasına səbəb olur.
Ətalət sistemlərinin tətbiq sahələri
Ətalət naviqasiya texnologiyasının potensial istehlakçıları arasında müxtəlif sənaye sahələrinin nümayəndələri var. Bu, təkcə astronavtika və aviasiya deyil, həm də avtomobil (naviqasiya sistemləri), robototexnika (kinematik xüsusiyyətlərin idarə edilməsi vasitələri), idman (hərəkət dinamikasının müəyyən edilməsi), tibb və hətta məişət texnikası və s.
Nəticə
Konsepti ötən əsrdə formalaşmağa başlayan inertial naviqasiya nəzəriyyəsini bu gün mexatronikanın tam hüquqlu bölməsi hesab etmək olar. Ancaq son nailiyyətlər gələcək ola biləcəyini göstərirgörünür və daha mütərəqqi kəşflər. Bunu inertial naviqasiya sistemlərinin informatika və elektronika ilə sıx qarşılıqlı əlaqəsi sübut edir. Nəzəri mexanikaya əsaslanan əlaqəli texnologiyaların inkişafı üçün məkanı genişləndirən yeni iddialı vəzifələr ortaya çıxır. Eyni zamanda, bu istiqamətdə mütəxəssislər texniki vasitələrin optimallaşdırılması üzərində fəal işləyirlər, onların arasında əsasları mikromexaniki giroskoplar var.
