კოორდინატთა სისტემების მოთხოვნების გაზრდა საჭიროებს ნავიგაციის ახალი პრინციპების შემუშავებას. კერძოდ, თანამედროვეობის მიერ ნაკარნახევი ერთ-ერთი პირობა იყო სამიზნე ობიექტების მდებარეობის გაზომვის შედარებით დამოუკიდებელი საშუალებების დანერგვა. ეს შესაძლებლობები უზრუნველყოფილია ინერციული სანავიგაციო სისტემით, რომელიც გამორიცხავს სიგნალების საჭიროებას რადიოშუქურებიდან და თანამგზავრებიდან.
ტექნოლოგიის მიმოხილვა
ინერციული ნავიგაცია ეფუძნება მექანიკის კანონებს, რაც საშუალებას გაძლევთ დააფიქსიროთ სხეულების მოძრაობის პარამეტრები დადგენილ საცნობარო ჩარჩოსთან მიმართებაში. პირველად, ნავიგაციის ამ პრინციპის გამოყენება შედარებით ცოტა ხნის წინ დაიწყო გემების გიროკომპასებზე. ამ ტიპის საზომი ხელსაწყოების გაუმჯობესებით გაჩნდატექნიკა, რომელიც განსაზღვრავს გაზომილ პარამეტრებს სხეულების აჩქარების საფუძველზე. ინერციული სანავიგაციო სისტემის თეორიამ ჩამოყალიბება დაიწყო 1930-იან წლებში. იმ მომენტიდან ამ სფეროს მკვლევარებმა დაიწყეს მეტი ყურადღების მიქცევა მექანიკური სისტემების სტაბილურობის პრინციპებზე. პრაქტიკაში, ამ კონცეფციის განხორციელება საკმაოდ რთულია, ამიტომ დიდი ხნის განმავლობაში ის მხოლოდ თეორიულ ფორმაში დარჩა. მაგრამ ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, კომპიუტერებზე დაფუძნებული სპეციალური აღჭურვილობის მოსვლასთან ერთად, ინერციული ნავიგაციის ხელსაწყოები აქტიურად გამოიყენება ავიაციაში, წყლის ინჟინერიაში და ა.შ.
სისტემის კომპონენტები
ნებისმიერი ინერციული სისტემის სავალდებულო ელემენტებია მგრძნობიარე საზომი მოწყობილობებისა და გამოთვლითი მოწყობილობების ბლოკები. ელემენტების პირველი კატეგორია წარმოდგენილია გიროსკოპებით და ამაჩქარებლებით, ხოლო მეორე არის კომპიუტერული მოწყობილობა, რომელიც ახორციელებს გარკვეული გამოთვლის ალგორითმებს. მეთოდის სიზუსტე დიდწილად დამოკიდებულია მგრძნობიარე მოწყობილობების მახასიათებლებზე. მაგალითად, სანდო მონაცემები შესაძლებელს ხდის ინერციული სანავიგაციო სისტემების მიღებას მხოლოდ ზუსტი ტიპის გიროსკოპებით ამაჩქარებლებთან ერთად. მაგრამ ამ შემთხვევაში ტექნიკურ აღჭურვილობას აქვს სერიოზული ნაკლი ელექტრომექანიკური შევსების მაღალი სირთულის სახით, რომ აღარაფერი ვთქვათ აღჭურვილობის დიდ ზომაზე.
როგორ მუშაობს სისტემა
ინერციული სისტემის გამოყენებით კოორდინატების განსაზღვრის მეთოდია სხეულების აჩქარების, აგრეთვე მათი მონაცემების დამუშავება.კუთხოვანი სიჩქარეები. ამისთვის კვლავ გამოიყენება უშუალოდ სამიზნე ობიექტზე დაყენებული მგრძნობიარე ელემენტები, რისი წყალობითაც წარმოიქმნება ინფორმაცია მეტაპოზიციის, მოძრაობის კურსის, გავლილი მანძილისა და სიჩქარის შესახებ. გარდა ამისა, ინერციული სანავიგაციო სისტემის მუშაობის პრინციპი შესაძლებელს ხდის ობიექტის სტაბილიზაციისა და ავტომატური მართვის საშუალებების გამოყენებას. ასეთი მიზნებისათვის გამოიყენება ხაზოვანი აჩქარების სენსორები გიროსკოპიული აღჭურვილობით. ამ მოწყობილობების დახმარებით იქმნება ანგარიშის სისტემა, რომელიც მუშაობს ობიექტის ტრაექტორიასთან შედარებით. გენერირებული კოორდინატთა სისტემის მიხედვით განისაზღვრება დახრისა და ბრუნვის კუთხეები. ამ ტექნოლოგიის უპირატესობებში შედის ავტონომია, ავტომატიზაციის შესაძლებლობა და ხმაურის იმუნიტეტის მაღალი ხარისხი.
ინერციული სანავიგაციო სისტემების კლასიფიკაცია
ძირითადად, განხილული სანავიგაციო სისტემები იყოფა პლატფორმად და strapdown-ად (SINS). პირველებს ასევე უწოდებენ გეოგრაფიულს და შეიძლება შეიცავდეს ორ პლატფორმას. ერთი უზრუნველყოფილია გიროსკოპებით და ორიენტირებულია ინერციულ ველზე, ხოლო მეორე კონტროლდება ამაჩქარებლებით და სტაბილიზდება ჰორიზონტალურ სიბრტყესთან შედარებით. შედეგად, კოორდინატები განისაზღვრება ორი პლატფორმის შედარებითი პოზიციის შესახებ ინფორმაციის გამოყენებით. SINS მოდელები უფრო ტექნოლოგიურად განიხილება. ინერციული სანავიგაციო სისტემა მოკლებულია ნაკლოვანებებს, რომლებიც დაკავშირებულია გიროპლატფორმების გამოყენების შეზღუდვებთან. სიჩქარე დაობიექტების მდებარეობა ასეთ მოდელებში გადადის ციფრულ გამოთვლებზე, რომელსაც ასევე შეუძლია მონაცემების ჩაწერა კუთხოვანი ორიენტაციის შესახებ. SINS სისტემების თანამედროვე განვითარება მიზნად ისახავს გამოთვლითი ალგორითმების ოპტიმიზაციას საწყისი მონაცემების სიზუსტის შემცირების გარეშე.
პლატფორმის სისტემების ორიენტაციის განსაზღვრის მეთოდები
არ დაკარგოთ აქტუალობა და სისტემები, რომლებიც მუშაობენ პლატფორმებთან ობიექტის დინამიკის საწყისი მონაცემების დასადგენად. ამ დროისთვის წარმატებით მუშაობს პლატფორმის ინერციული ნავიგაციის მოდელების შემდეგი ტიპები:
- გეომეტრიული სისტემა. სტანდარტული მოდელი ორი პლატფორმით, რომელიც ზემოთ იყო აღწერილი. ასეთი სისტემები ძალიან ზუსტია, მაგრამ მათ აქვთ შეზღუდვები კოსმოსში მომუშავე მაღალი მანევრირებადი მანქანების მომსახურებაში.
- ანალიტიკური სისტემა. ის ასევე იყენებს აქსელერომეტრებს და გიროსკოპებს, რომლებიც ვარსკვლავებთან შედარებით სტაციონარულია. ასეთი სისტემების უპირატესობებში შედის მანევრირებადი ობიექტების ეფექტურად მომსახურეობის შესაძლებლობა, როგორიცაა რაკეტები, ვერტმფრენები და მებრძოლები. მაგრამ ინერციული სანავიგაციო სისტემასთან შედარებითაც კი, ანალიტიკური სისტემები აჩვენებენ დაბალ სიზუსტეს ობიექტის დინამიკის პარამეტრების განსაზღვრაში.
- ნახევრად ანალიტიკური სისტემა. უზრუნველყოფილია ერთი პლატფორმით, რომელიც მუდმივად სტაბილიზდება ლოკალური ჰორიზონტის სივრცეში. ამ ბაზაში განთავსებულია გიროსკოპი და აქსელერომეტრი და გამოთვლები ორგანიზებულია სამუშაო პლატფორმის გარეთ.
ინერციული სატელიტური სისტემების მახასიათებლები
ეს არის ინტეგრირებული სანავიგაციო სისტემების პერსპექტიული კლასი, რომელიც აერთიანებს სატელიტური სიგნალის წყაროების უპირატესობებსა და ინერციულ მოდელებს. პოპულარული სატელიტური სისტემებისგან განსხვავებით, ასეთი სისტემები შესაძლებელს ხდის დამატებით გამოიყენონ მონაცემები კუთხოვანი ორიენტაციის შესახებ და შექმნან დამოუკიდებელი პოზიციონირების ალგორითმები სანავიგაციო სიგნალების არარსებობის შემთხვევაში. დამატებითი გეოლოკაციის ინფორმაციის მოპოვება საშუალებას გვაძლევს ტექნიკურად გავამარტივოთ მგრძნობიარე ელემენტების მოდელები, უარი ვთქვათ ძვირადღირებულ აღჭურვილობაზე. ინერციული სატელიტური სანავიგაციო სისტემის უპირატესობებში შედის დაბალი წონა, მცირე ზომა და მონაცემთა დამუშავების გამარტივებული სქემები. მეორეს მხრივ, MEMS გიროსკოპების არასტაბილურობა იწვევს შეცდომების დაგროვებას მონაცემთა განსაზღვრისას.
ინერციული სისტემების გამოყენების ველები
ინერციული ნავიგაციის ტექნოლოგიის პოტენციურ მომხმარებლებს შორის არიან სხვადასხვა ინდუსტრიის წარმომადგენლები. ეს არის არა მხოლოდ ასტრონავტიკა და ავიაცია, არამედ საავტომობილო (ნავიგაციის სისტემები), რობოტიკა (კინემატიკური მახასიათებლების კონტროლის საშუალებები), სპორტი (მოძრაობის დინამიკის განსაზღვრა), მედიცინა და თუნდაც საყოფაცხოვრებო ტექნიკა და ა.შ.
დასკვნა
ინერციული ნავიგაციის თეორია, რომლის ცნებაც გასულ საუკუნეში დაიწყო ჩამოყალიბება, დღეს შეიძლება ჩაითვალოს მექატრონიკის სრულფასოვან მონაკვეთად. თუმცა, ბოლოდროინდელი მიღწევები ვარაუდობს, რომ მომავალი შეიძლებაგამოჩნდება და უფრო პროგრესული აღმოჩენები. ამას მოწმობს ინერციული სანავიგაციო სისტემების მჭიდრო ურთიერთქმედება კომპიუტერულ მეცნიერებასთან და ელექტრონიკასთან. ჩნდება ახალი ამბიციური ამოცანები, აფართოებს სივრცეს დაკავშირებული ტექნოლოგიების განვითარებისთვის, ასევე თეორიულ მექანიკაზე დაყრდნობით. პარალელურად, ამ მიმართულებით ექსპერტები აქტიურად მუშაობენ ტექნიკური საშუალებების ოპტიმიზაციაზე, რომელთა შორის ძირითადია მიკრომექანიკური გიროსკოპები.
