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地質(zhì)勘探深入荒山野嶺、沙漠腹地，環(huán)境惡劣，無人機成為高效勘探工具，慣性導(dǎo)航助力其大幅提升勘探效率。在尋找礦產(chǎn)資源時，無人機需在復(fù)雜地形上空按照預(yù)設(shè)航線飛行，采集地質(zhì)數(shù)據(jù)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)實時監(jiān)測無人機飛行姿態(tài)與速度，遇到氣流顛簸、山峰遮擋衛(wèi)星信號等情況，能迅速調(diào)整...

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差分析與補償：雖然慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自主性強，但誤差會隨著時間的推移而累積。主要誤差來源復(fù)雜多樣，加速度計和陀螺儀的零偏誤差是其中之一。零偏誤差指的是在沒有外界加速度或角速度輸入時，傳感器輸出的非零信號，這是由于傳感器內(nèi)部的電子元件特性不一致、溫度漂...

為提高精度，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在硬件和算法層面展開了多方位的優(yōu)化。在硬件方面，科技的進步促使高精度的加速度計和陀螺儀不斷涌現(xiàn)。例如，光纖陀螺儀相較于傳統(tǒng)機械陀螺儀，在精度上實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。光纖陀螺儀利用光在光纖環(huán)中的傳播特性，通過薩格納克效應(yīng)精確測量角速度。其內(nèi)部結(jié)...

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實中的應(yīng)用：在虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）領(lǐng)域，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。在 VR 設(shè)備中，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)用于實時追蹤用戶頭部的運動，通過測量頭部的加速度和角速度，系統(tǒng)能夠精確計算用戶頭部的位置和姿態(tài)變化，從而實時更新虛擬場...

光纖陀螺的工作原理是基于薩格納克(Sagnac)效應(yīng)。薩格納克效應(yīng)是相對慣性空間轉(zhuǎn)動的閉環(huán)光路中所傳播光的一種普遍的相關(guān)效應(yīng)，即在同一閉合光路中從同一光源發(fā)出的兩束特征相等的光，以相反的方向進行傳播，較后匯合到同一探測點。 若繞垂直于閉合光路所在平面的軸線，相...

在航海導(dǎo)航領(lǐng)域，船舶常常遭遇地磁變化、惡劣天氣等不利因素影響衛(wèi)星導(dǎo)航信號。此時，光纖陀螺儀發(fā)揮關(guān)鍵作用，它不受地磁干擾，穩(wěn)定測量船舶航向變化。安裝在船舶駕駛艙的光纖陀螺儀，實時將精確的航向數(shù)據(jù)傳輸給導(dǎo)航系統(tǒng)，與衛(wèi)星導(dǎo)航相互補充驗證，確保船舶在波濤洶涌的大海上沿...

自 20 世紀(jì) 70 年代現(xiàn)代光纖陀螺設(shè)想提出以來，光纖陀螺關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展至今已取得重大突破，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。美國是較早進行光纖陀螺研究和應(yīng)用的國家，相關(guān)單位有美國 DARPA（美國有名高級研究計劃局）、Draper 實驗室、諾格公司、Honeywell 公司...

光纖陀螺儀宛如一顆閃耀在科技蒼穹的璀璨明珠，市場前景廣闊得令人矚目。在相關(guān)領(lǐng)域里，隨著軍備競賽持續(xù)升溫，對其需求水漲船高，用量呈現(xiàn)穩(wěn)定增長態(tài)勢；民用領(lǐng)域更是百花齊放，從航空航天拓展到智能交通、工業(yè)自動化、地質(zhì)勘探等多元場景，新興應(yīng)用如雨后春筍般催生大量訂單。隨...

保障鐵路運輸安全，軌道檢測至關(guān)重要，慣性導(dǎo)航在軌道檢測車上展現(xiàn)出獨特價值。當(dāng)檢測車沿著鐵路線高速行駛時，需要精確測量軌道的幾何參數(shù)，如軌距、高低、方向等。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合激光測距、圖像識別等技術(shù)，以極高精度記錄檢測車自身的運動狀態(tài)變化，進而推算出軌道的細微變形...

光纖陀螺儀與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)深度融合，構(gòu)建起強大的自主導(dǎo)航體系。在潛艇水下潛行時，外界信號隔絕，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)依托光纖陀螺儀高精度角速率測量與加速度計數(shù)據(jù)，持續(xù)推算潛艇位置、速度與姿態(tài)，實現(xiàn)隱蔽航行。戰(zhàn)機在空中格斗、執(zhí)行低空突防任務(wù)時，依靠這套自主導(dǎo)航“黑科技”，靈...

光纖陀螺具有精度高、無運動部件、可靠性高等特點，同時在同精度水平的傳感器中價格相對較低，其應(yīng)用前景十分廣闊。目前，在有名領(lǐng)域，由于光纖陀螺性能優(yōu)勢明顯，已被普遍應(yīng)用。在民用領(lǐng)域主要應(yīng)用為：車輛與飛機控制——車輛的自動導(dǎo)航、定位定向，還可以通過對農(nóng)用飛機姿態(tài)控制...

光纖陀螺由光源、探測器、耦合器、Y 波導(dǎo)、光纖環(huán)組件、光信息處理電路等部分構(gòu)成。光纖環(huán)的功能是傳輸正、反方向傳播的光信號，并形成正、反方向光信號的光程差。除光纖環(huán)外，光纖陀螺的其他組成部分主要承擔(dān)發(fā)出光源、傳輸光信號、光信號相位調(diào)制和光電信號轉(zhuǎn)換等功能，并不直...

在好的精密儀器制造領(lǐng)域，如光刻機，對設(shè)備的穩(wěn)定性和精度要求近乎苛刻，光纖陀螺儀扮演著關(guān)鍵“校準(zhǔn)員”的角色。光刻機在芯片制造過程中，需要精確控制工作臺的移動與旋轉(zhuǎn)，哪怕極其細微的偏差都可能導(dǎo)致芯片良品率大幅下降。光纖陀螺儀實時監(jiān)測工作臺的姿態(tài)變化，將數(shù)據(jù)反饋給控...

無人機編隊飛行表演驚艷世人，背后是光纖陀螺儀的強力支撐。編隊中的每架無人機搭載光纖陀螺儀，實時反饋自身姿態(tài)與角速度，飛行控制系統(tǒng)依此精細調(diào)整飛行姿態(tài)，確保無人機在空中整齊劃一變換隊形，完成復(fù)雜絢麗的圖案展示。無論是大型慶典的燈光秀，還是模擬對抗演練，光纖陀螺儀...

光纖陀螺是應(yīng)用Sagnac效應(yīng)測試旋轉(zhuǎn)角速度的全固態(tài)陀螺儀，它將同一光源發(fā)出的一束光分解為兩束，讓這兩束光在同一個環(huán)路內(nèi)沿相反方向循行一周后會合產(chǎn)生干涉，這就是Sagnac效應(yīng)。光纖陀螺具有結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)范圍寬、啟動時間短、抗沖擊能力強等特點，已成為慣性測量和...

在波濤洶涌、浩渺無垠的茫茫大海上，航海船舶的準(zhǔn)確導(dǎo)航離不開光纖陀螺儀這位可靠“伙伴”。它宛如一座屹立不倒的海上燈塔，不受地磁干擾的陰霾籠罩，始終穩(wěn)定測量船舶航向的每一絲變化。與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)并肩作戰(zhàn)、互為補充，當(dāng)衛(wèi)星信號不幸受阻，諸如遭遇狂風(fēng)暴雨的惡劣天氣或是電...

工業(yè)自動化生產(chǎn)線中，機器人準(zhǔn)確作業(yè)對生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。光纖陀螺儀為機器人賦予了優(yōu)越的姿態(tài)感知能力，使其在搬運、裝配、焊接等復(fù)雜任務(wù)中，能夠?qū)崟r掌握自身姿態(tài)變化，快速調(diào)整動作精度。例如汽車制造車間，安裝了光纖陀螺儀的機械臂可精確完成零部件的高精度裝配，...

我國光纖陀螺的研究相對起步較晚，但是在廣大科研工作者的努力下，已經(jīng)逐步拉近了與發(fā)達國家間的差距。航天工業(yè)總公司、上海803所、清華、浙大、北方交大、北航等單位相繼開展了光纖陀螺的研究。 根據(jù)目前掌握的信息看，國內(nèi)的光纖陀螺研制精度已經(jīng)達到了慣導(dǎo)系統(tǒng)的中低精度要...

光纖陀螺儀的高精度源于其精密的內(nèi)部構(gòu)造。光纖環(huán)作為主要部件，由超長且品質(zhì)極高的光纖精心繞制而成，有效增加光程，對微小角速度變化極度敏感。搭配上先進的光探測器與信號處理系統(tǒng)，能夠過濾掉環(huán)境噪聲干擾，將測量精度推向新高度，部分好的產(chǎn)品精度可達0.001°/小時。如...

光纖陀螺儀的實現(xiàn)主要基于塞格尼克理論：當(dāng)光束在一個環(huán)形的通道中行進時，若環(huán)形通道本身具有一個轉(zhuǎn)動速度，那么光線沿著通道轉(zhuǎn)動方向行進所需要的時間要比沿著這個通道轉(zhuǎn)動相反的方向行進所需要的時間要多。也就是說當(dāng)光學(xué)環(huán)路轉(zhuǎn)動時，在不同的行進方向上，光學(xué)環(huán)路的光程相對于...

新一代導(dǎo)航系統(tǒng)其實質(zhì)是一種基于現(xiàn)代原子物理較新技術(shù)成就的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是人類較早發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)之一。早在1942年德國在V-2火箭上就首先應(yīng)用了慣性導(dǎo)航技術(shù)。而美國凌思部高級研究計劃局新一代導(dǎo)航系統(tǒng)主要通過集成在微型芯片上的原子陀螺儀、加速器和...

VR和AR技術(shù)正重塑娛樂、教育、培訓(xùn)等領(lǐng)域體驗，慣性導(dǎo)航為其帶來的沉浸感。以沉浸式VR游戲為例，玩家頭戴設(shè)備在虛擬空間內(nèi)自由移動、轉(zhuǎn)身、跳躍，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)置在頭盔中，通過追蹤頭部的加速度與角速度變化，瞬間將玩家動作反饋給計算機，實時更新虛擬視角，讓畫面跟隨玩...

由于制作工藝的原因，慣性傳感器測量的數(shù)據(jù)通常都會有一定誤差。凌思種誤差是偏移誤差，也就是陀螺儀和加速度計即使在沒有旋轉(zhuǎn)或加速的情況下也會有非零的數(shù)據(jù)輸出。要想得到位移數(shù)據(jù)，我們需要對加速度計的輸出進行兩次積分。在兩次積分后，即使很小的偏移誤差會被放大，隨著時間...

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新型的慣性傳感器微機械陀螺儀和加速度計。MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微機電系統(tǒng)/微電子機械系統(tǒng)）技術(shù)傳感器也逐漸演變成為汽車傳感器的主要部件。 其中MEMS的六軸慣性傳感器。它主要由三個...

工業(yè)4.0時代，工業(yè)機器人在生產(chǎn)線上承擔(dān)著精密制造任務(wù)，慣性導(dǎo)航賦予它們超準(zhǔn)確操作能力。在汽車發(fā)動機裝配車間，機器人需將微小零部件精確安裝到位，一絲差錯都可能導(dǎo)致發(fā)動機故障。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)安裝在機器人關(guān)節(jié)部位，實時感知其運動姿態(tài)與速度，配合先進的控制系統(tǒng)，當(dāng)機器...

MEMS加速度計是MEMS領(lǐng)域較早開始研究的傳感器之一。經(jīng)過多年的發(fā)展，MEMS加速度計的設(shè)計和加工技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。 它的工作原理就是靠MEMS中可移動部分的慣性。由于中間電容板的質(zhì)量很大，而且它是一種懸臂構(gòu)造，當(dāng)速度變化或者加速度達到足夠大時，它所受到的慣...

由于陀螺儀輸出的角速度是瞬時量，而角速度在姿態(tài)平衡上是不能直接使用的，需要角速度與時間積分計算角度，由此得到的角度變化量與初始角度相加，就得到目標(biāo)角度，其中積分時間Dt越小，輸出角度就越精確，但陀螺儀的原理決定了它的測量基準(zhǔn)是自身，并沒有系統(tǒng)外的參照物，加上D...

為了得到飛行器的位置數(shù)據(jù)，須對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)每個測量通道的輸出積分。陀螺儀的漂移將使測角誤差隨時間成正比地增大，而加速度計的常值誤差又將引起與時間平方成正比的位置誤差。這是一種發(fā)散的誤差（隨時間不斷增大），可通過組成舒拉回路、陀螺羅盤回路和傅科回路 3個負(fù)反饋回...

無人機編隊飛行，恰似一場空中的華麗“舞蹈”，要求成員間準(zhǔn)確協(xié)同，而光纖陀螺儀正是這場表演的關(guān)鍵“指揮家”。各無人機搭載的光纖陀螺儀實時反饋自身姿態(tài)與角速度，飛行控制系統(tǒng)依此精細調(diào)整，仿若為每架無人機裝上準(zhǔn)確的“舞蹈鞋”，確保編隊在空中整齊劃一地變換隊形，無論是...

傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀，機械式的陀螺儀對工藝結(jié)構(gòu)的要求很高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它的精度受到了很多方面的制約。自從上個世紀(jì)七十年代以來，現(xiàn)代陀螺儀的發(fā)展已經(jīng)進入了一個全新的階段。 現(xiàn)代光纖陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體方位的儀器，它是現(xiàn)代航空，航海，...