공중 광섬유 관성 항법 솔루션

고정밀 항법장치는 항공기 항법제어 및 무기체계의 정밀공격의 핵심장비이다.주류 계획에는 플랫폼 계획과 스트랩 다운 계획이 포함됩니다. 스트랩 다운 관성 기술과 광학 자이로의 개발로 스트랩 다운은 높은 신뢰성, 가볍고 작은 크기, 낮은 전력 소비 및 저렴한 비용이라는 장점으로 항공 분야에서 널리 사용되었습니다.^[1-4].현재 항공 스트랩다운 내비게이션 시스템은 레이저 자이로 스트랩다운 내비게이션 시스템과 광섬유 자이로 스트랩다운 내비게이션 시스템의 조합입니다. 그 중 Northrop Grumman의 LN-100G, Honeywell의 H-764G 레이저 자이로 스트랩다운 내비게이션 시스템 및 Northrop Grumman의 LN-251 광섬유 광학 자이로 스트랩 다운 내비게이션 시스템은 미국 전투기 함대에서 널리 사용되었습니다.^[1].Northrop Grumman Company는 고정밀 광섬유 자이로의 중요한 상징으로 헬리콥터용 LN-251 항법 시스템을 개발한 다음 항공기 항법에 적응하기 위해 LN-260을 개발했습니다. LN-260은 미 공군에서 F-16 다국적 전투기 함대의 항공전자 업그레이드. 배치 전에 LN-260 시스템은 0.49n 마일(CEP)의 위치 정확도, 1.86ft/s(RMS)의 북쪽 속도 오류 및 매우 역동적인 환경에서 2.43ft/s(RMS)의 동방향 속도 오류. 따라서 광학 스트랩다운 관성 항법 시스템은 항법 및 안내 기능 측면에서 항공기의 작동 요구 사항을 완전히 충족할 수 있습니다.^[1].

레이저 자이로 스트랩다운 내비게이션 시스템과 비교하여 광섬유 자이로 스트랩다운 내비게이션 시스템은 다음과 같은 장점이 있습니다. 내비게이션 시스템의 신뢰성;2) 광섬유 자이로의 정밀 스펙트럼은 전술적 수준에서 전략적 수준까지 포괄하며 해당 내비게이션 시스템은 대응하는 내비게이션 시스템 스펙트럼을 형성할 수 있습니다. 지구력 항공기;3) 광섬유 자이로스코프의 부피는 광섬유 링의 크기에 직접적으로 의존합니다.미세 직경 섬유의 성숙한 적용으로 동일한 정확도를 가진 광섬유 자이로 스코프의 부피가 점점 작아지고 있으며 경량 및 소형화의 발전은 불가피한 추세입니다.

전반적인 디자인 계획

공수 광섬유 자이로 스트랩 다운 내비게이션 시스템은 시스템 방열 및 광전 분리를 완전히 고려하고 "3 캐비티" 방식을 채택합니다.^[6,7], IMU 캐비티, 전자 캐비티 및 보조 전원 캐비티 포함.IMU 캐비티는 IMU 본체 구조, 광섬유 감지 링 및 석영 플렉서블 가속도계(석영 플러스 미터)로 구성됩니다. 전자 캐비티는 자이로 광전 상자, 미터 변환 보드, 내비게이션 컴퓨터 및 인터페이스 보드, 위생 가이드로 구성됩니다. 보드, 2차 전원 캐비티는 패키징된 2차 전원 모듈, EMI 필터, 충전-방전 커패시터로 구성됩니다. IMU 캐비티의 자이로 광전 상자와 광섬유 링은 함께 자이로 구성 요소를 구성하고 석영 플렉시블 가속도계와 미터 변환 플레이트를 구성합니다. 함께 가속도계 구성 요소를 구성합니다.^[8].

전반적인 계획은 광전 구성 요소의 분리와 각 구성 요소의 모듈식 설계, 광학 시스템과 회로 시스템의 개별 설계를 강조하여 전반적인 열 분산과 교차 간섭 억제를 보장합니다. 디버깅 가능성과 조립 기술을 향상시키기 위해 제품, 커넥터는 전자 챔버의 회로 기판을 연결하는 데 사용되며 IMU 챔버의 광섬유 링과 가속도계는 각각 디버깅됩니다.IMU를 형성한 후 전체 조립이 수행됩니다.

 전자 캐비티의 회로 기판은 자이로 광원, 검출기 및 전면 방전 회로를 포함하여 위에서 아래로 자이로 광전 상자입니다. 테이블 변환 보드는 주로 가속도계 전류 신호를 디지털 신호로 변환합니다. 탐색 솔루션 및 인터페이스 회로에는 인터페이스 보드와 내비게이션 솔루션 보드가 포함되며, 인터페이스 보드는 주로 다중 채널 관성 장치 데이터, 전원 공급 장치 상호 작용 및 외부 통신의 동시 수집을 완료하고, 내비게이션 솔루션 보드는 주로 순수 관성 내비게이션 및 통합 내비게이션 솔루션을 완료합니다. 가이드 보드는 주로 다음을 완료합니다. 위성항법, 내비게이션 솔루션 보드 및 인터페이스 보드에 정보를 전송하여 통합 내비게이션을 완료합니다. 보조 전원 공급 장치와 인터페이스 회로는 커넥터를 통해 연결되고 회로 보드는 커넥터를 통해 연결됩니다.

핵심 기술

1. 통합 설계 방식

공중 광섬유 자이로 내비게이션 시스템은 여러 센서의 통합을 통해 항공기의 6자유도 동작 감지를 실현합니다. 3축 자이로 및 3축 가속도계는 고집적 설계를 위해 고려할 수 있으며 전력 소비, 부피 및 무게를 줄입니다. 광섬유의 경우 자이로 구성 요소는 광원을 공유하여 3축 통합 설계를 수행할 수 있습니다. 가속도계 구성 요소의 경우 일반적으로 수정 유연한 가속도계가 사용되며 변환 회로는 세 가지 방식으로만 설계할 수 있습니다. 시간 문제도 있습니다. 다중 센서 데이터 수집에서 동기화.높은 동적 자세 업데이트의 경우 시간 일관성을 통해 자세 업데이트의 정확성을 보장할 수 있습니다.

2. 광전 분리 설계

광섬유 자이로는 각속도를 측정하는 Sagnac 효과를 기반으로 한 광섬유 센서입니다. 그 중 광섬유 링은 광섬유 자이로스코프의 민감한 각속도의 핵심 구성 요소입니다.수백 미터에서 수천 미터의 섬유로 감겨 있습니다. 광섬유 링의 온도 필드가 변하면 광섬유 링의 각 지점의 온도가 시간에 따라 변하고 두 개의 광파 빔이 지점을 통과합니다. 서로 다른 시간(광섬유 코일의 중간 지점 제외)에서 서로 다른 광학 경로를 경험하여 위상차가 발생합니다. 이 비가역 위상 변이는 회전으로 인한 Sagneke 위상 변이와 구별할 수 없습니다. 자이로스코프의 핵심 부품인 광섬유 자이로스코프의 성능은 열원에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.

광전 통합 자이로스코프의 경우 자이로스코프의 광전 소자와 회로 기판은 광섬유 링에 가깝습니다.센서가 작동하면 장치 자체의 온도가 어느 정도 상승하고 복사 및 전도를 통해 광섬유 링에 영향을 미칩니다. 광섬유 링에 대한 온도의 영향을 해결하기 위해 시스템은 광전 분리를 사용합니다. 광학 경로 구조 및 회로 구조, 섬유와 도파관 선 연결 사이 구조 독립적인 분리의 2개의 종류를 포함하여 광섬유 자이로스코프. 섬유 열 전달 감도에 영향을 미치는 광원 상자에서 열을 피하십시오.

3. 전원 켜짐 자체 감지 설계

광섬유 자이로 스트랩다운 내비게이션 시스템은 관성 장치에 전기적 성능 자체 테스트 기능이 있어야 합니다. 내비게이션 시스템은 전위 메커니즘 없이 순수한 스트랩다운 설치를 채택하기 때문에 관성 장치의 자체 테스트는 두 부분의 정적 측정으로 완료됩니다. , 장치 수준 자체 테스트 및 시스템 수준 자체 테스트, 외부 전위 여기 없음.

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