Hệ thống định vị chính xác cao là thiết bị cốt lõi của điều khiển điều hướng máy bay và tấn công chính xác hệ thống vũ khí của nó.Các kế hoạch chủ đạo của nó bao gồm các kế hoạch nền tảng và các kế hoạch buộc dây. Với sự phát triển của công nghệ quán tính và con quay quang học, dây đeo đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không với ưu điểm là độ tin cậy cao, nhẹ và kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp và chi phí thấp[1-4].Hiện tại, hệ thống định vị treo bằng con quay hồi chuyển trên không là sự kết hợp giữa hệ thống định vị bằng con quay hồi chuyển bằng laser và hệ thống định vị bằng con quay hồi chuyển bằng sợi quang. Trong số đó, LN-100G của Northrop Grumman, hệ thống định vị bằng con quay hồi chuyển bằng laser H-764G của Honeywell và cáp quang LN-251 của Northrop Grumman hệ thống định vị dây đeo con quay quang học đã được sử dụng rộng rãi trong phi đội máy bay chiến đấu của Mỹ[1].Northrop Grumman Company đã phát triển hệ thống định vị LN-251 cho máy bay trực thăng với biểu tượng quan trọng là con quay sợi quang có độ chính xác cao, sau đó phát triển LN-260 để thích ứng với điều hướng máy bay. LN-260 đã được Không quân Hoa Kỳ lựa chọn cho nâng cấp hệ thống điện tử hàng không của hạm đội máy bay chiến đấu đa quốc gia F-16. Trước khi triển khai, hệ thống LN-260 đã được thử nghiệm để đạt được độ chính xác về vị trí là 0,49 hải lý (CEP), sai số vận tốc hướng bắc là 1,86 ft/s (RMS) và sai số vận tốc hướng đông là 2,43ft/s (RMS) trong môi trường rất năng động. Do đó, hệ thống dẫn đường quán tính dây đeo quang học có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu vận hành của máy bay về khả năng điều hướng và dẫn đường[1].
So với hệ thống điều hướng bằng con quay hồi chuyển bằng laser, hệ thống điều hướng bằng con quay hồi chuyển bằng sợi quang có những ưu điểm sau: 1) không cần jitter cơ học, đơn giản hóa cấu trúc hệ thống và sự phức tạp của thiết kế giảm rung, giảm trọng lượng và mức tiêu thụ điện năng, đồng thời cải thiện độ tin cậy của hệ thống định vị;2) Phổ chính xác của con quay hồi chuyển sợi quang bao gồm cấp chiến thuật đến cấp chiến lược và hệ thống định vị tương ứng của nó cũng có thể tạo thành phổ hệ thống định vị tương ứng, bao gồm mọi thứ từ hệ thống thái độ đến hệ thống định vị cho tầm xa tầm xa độ bền của máy bay;3) Khối lượng của con quay hồi chuyển sợi quang trực tiếp phụ thuộc vào kích thước của vòng sợi quang.Với ứng dụng trưởng thành của sợi có đường kính mịn, khối lượng của con quay hồi chuyển sợi quang với cùng độ chính xác ngày càng nhỏ hơn, và sự phát triển của ánh sáng và thu nhỏ là một xu hướng tất yếu.
Phương án thiết kế tổng thể
Hệ thống điều hướng con quay hồi chuyển sợi quang trong không khí xem xét đầy đủ khả năng tản nhiệt và tách quang điện của hệ thống, đồng thời áp dụng sơ đồ “ba khoang”[6,7], bao gồm khoang IMU, khoang điện tử và khoang năng lượng thứ cấp.Khoang IMU bao gồm cấu trúc thân IMU, vòng cảm biến sợi quang và gia tốc kế linh hoạt thạch anh (thạch anh cộng với mét); Khoang điện tử bao gồm hộp quang điện con quay, bảng chuyển đổi mét, máy tính điều hướng và bảng giao diện, và hướng dẫn vệ sinh bo mạch;Hốc nguồn thứ cấp bao gồm một mô-đun nguồn thứ cấp được đóng gói, bộ lọc EMI, tụ điện phóng điện. Hộp quang điện con quay và vòng sợi quang trong khoang IMU cùng nhau tạo thành thành phần con quay hồi chuyển, gia tốc kế linh hoạt thạch anh và tấm chuyển đổi đồng hồ cùng nhau tạo thành thành phần gia tốc[số 8].
Sơ đồ tổng thể nhấn mạnh việc tách các thành phần quang điện và thiết kế mô-đun của từng thành phần, và thiết kế riêng biệt của hệ thống quang học và hệ thống mạch để đảm bảo tản nhiệt tổng thể và triệt tiêu nhiễu chéo. Để cải thiện khả năng sửa lỗi và công nghệ lắp ráp của sản phẩm, các đầu nối được sử dụng để kết nối các bảng mạch trong buồng điện tử, vòng sợi quang và máy đo gia tốc trong buồng IMU được gỡ lỗi tương ứng.Sau khi hình thành IMU, toàn bộ quá trình lắp ráp được thực hiện.
Bảng mạch trong khoang điện tử là hộp quang điện con quay từ trên xuống dưới, bao gồm nguồn sáng con quay, máy dò và mạch phóng điện phía trước; Bảng chuyển đổi bảng chủ yếu hoàn thành việc chuyển đổi tín hiệu dòng gia tốc sang tín hiệu số; Giải pháp điều hướng và mạch giao diện bao gồm bảng giao diện và bảng giải pháp điều hướng, bảng giao diện chủ yếu hoàn thành việc thu thập đồng bộ dữ liệu thiết bị quán tính đa kênh, tương tác nguồn điện và giao tiếp bên ngoài, bảng giải pháp điều hướng chủ yếu hoàn thành điều hướng quán tính thuần túy và giải pháp điều hướng tích hợp; bảng hướng dẫn chủ yếu hoàn thành điều hướng vệ tinh và gửi thông tin đến bảng giải pháp điều hướng và bảng giao diện để hoàn thành điều hướng tích hợp. Nguồn điện thứ cấp và mạch giao diện được kết nối thông qua đầu nối và bảng mạch được kết nối thông qua đầu nối.
công nghệ chính
1. Sơ đồ thiết kế tích hợp
Hệ thống định vị con quay hồi chuyển sợi quang trên không thực hiện phát hiện chuyển động sáu bậc tự do của máy bay thông qua việc tích hợp nhiều cảm biến. Con quay hồi chuyển ba trục và gia tốc kế ba trục có thể được xem xét cho thiết kế tích hợp cao, giảm mức tiêu thụ điện năng, khối lượng và trọng lượng. Đối với sợi quang thành phần con quay hồi chuyển, nó có thể chia sẻ nguồn sáng để thực hiện thiết kế tích hợp ba trục; Đối với thành phần gia tốc kế, gia tốc kế linh hoạt thạch anh thường được sử dụng và mạch chuyển đổi chỉ có thể được thiết kế theo ba cách. Ngoài ra còn có vấn đề về thời gian đồng bộ hóa trong thu thập dữ liệu đa cảm biến.Để cập nhật trạng thái năng động cao, tính nhất quán về thời gian có thể đảm bảo tính chính xác của cập nhật trạng thái.
2. Thiết kế tách quang điện
Con quay hồi chuyển sợi quang là một cảm biến sợi quang dựa trên hiệu ứng Sagnac để đo tốc độ góc. Trong số đó, vòng sợi quang là thành phần chính của tốc độ góc nhạy cảm của con quay hồi chuyển sợi quang.Nó được quấn bởi vài trăm mét đến vài nghìn mét sợi quang. Nếu trường nhiệt độ của vòng sợi quang thay đổi, nhiệt độ tại mỗi điểm của vòng sợi quang sẽ thay đổi theo thời gian và hai chùm sóng ánh sáng đi qua điểm đó tại các thời điểm khác nhau (ngoại trừ điểm giữa của cuộn dây quang), chúng trải qua các đường quang khác nhau, dẫn đến sự lệch pha, sự dịch pha không tương hỗ này không thể phân biệt được với sự dịch pha Sagneke do quay. Để cải thiện nhiệt độ hiệu suất của con quay hồi chuyển sợi quang, thành phần cốt lõi của con quay hồi chuyển, vòng sợi quang, cần phải tránh xa nguồn nhiệt.
Đối với con quay hồi chuyển tích hợp quang điện, các thiết bị quang điện và bảng mạch của con quay gần với vòng sợi quang.Khi cảm biến hoạt động, nhiệt độ của thiết bị sẽ tăng lên ở một mức độ nào đó và ảnh hưởng đến vòng sợi quang thông qua bức xạ và dẫn truyền. Để giải quyết ảnh hưởng của nhiệt độ đến vòng sợi quang, hệ thống sử dụng sự phân tách quang điện của con quay hồi chuyển sợi quang, bao gồm cấu trúc đường quang và cấu trúc mạch, hai loại cấu trúc tách biệt độc lập, giữa sợi quang và kết nối đường ống dẫn sóng. Tránh nhiệt từ hộp nguồn sáng ảnh hưởng đến độ nhạy truyền nhiệt của sợi quang.
3. Thiết kế tự phát hiện khi bật nguồn
Hệ thống định vị dây đeo con quay hồi chuyển sợi quang cần có chức năng tự kiểm tra hiệu suất điện trên thiết bị quán tính. Bởi vì hệ thống định vị áp dụng cài đặt dây đeo thuần túy mà không có cơ chế chuyển vị, quá trình tự kiểm tra các thiết bị quán tính được hoàn thành bằng phép đo tĩnh ở hai phần, cụ thể là , tự kiểm tra cấp thiết bị và tự kiểm tra cấp hệ thống, không có kích thích chuyển vị bên ngoài.
ERDI TECH LTD Giải pháp cho các kỹ thuật cụ thể
| Con số | dòng sản phẩm | Cân nặng | Âm lượng | 10 phút INS tinh khiết | 30 phút INS thuần túy | ||||
| Chức vụ | Phần mở đầu | Thái độ | Chức vụ | Phần mở đầu | Thái độ | ||||
| 1 | F300F | < 1kg | 92*92*90 | 500m | 0,06 | 0,02 | 1,8nm | 0,2 | 0,2 |
| 2 | F300A | < 2,7kg | 138,5*136,5*102 | 300m | 0,05 | 0,02 | 1,5nm | 0,2 | 0,2 |
| 3 | F300D | < 5kg | 176,8 * 188,8 * 117 | 200m | 0,03 | 0,01 | 0,5nm | 0,07 | 0,02 |
Thời gian cập nhật: 28-05-2023
