ภาพรวมทางเทคนิคที่ครอบคลุมของไจโรสโคปในการนำทางเฉื่อย

1. บทนำ

ไจโรสโคปเป็นส่วนประกอบหลักในการตรวจจับของระบบนำทางเฉื่อย (INS)
ไจโรสโคปให้กรอบอ้างอิงเฉื่อยที่เสถียรและวัดความเร็วเชิงมุมของแพลตฟอร์มที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กับพื้นที่เฉื่อย ทำให้:

• การวางตำแหน่งอัตโนมัติเต็มรูปแบบ

• เอาต์พุตทิศทางและการวางแนวอย่างต่อเนื่อง

• ทนทานต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสูง

• การทำงานโดยไม่มี GPS หรือสัญญาณภายนอก

ไจโรสโคปมีการใช้งานอย่างแพร่หลายใน:

• การบินและอวกาศ

• ระบบทางทะเลและใต้น้ำ

• ขีปนาวุธและการนำวิถีอาวุธ

• UAV และหุ่นยนต์

• ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

• การสำรวจและทำแผนที่

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

2. การจำแนกประเภทไจโรสโคป

ไจโรสโคปสามารถแบ่งตามหลักการทำงานได้ดังนี้:

2.1 ไจโรสโคปเชิงกลแบบคลาสสิก

(1) ไจโรสโคปแบบหมุน

• ใช้มวลหมุนความเร็วสูง

• เทคโนโลยีแบบดั้งเดิม

• ใช้ในเรือ เครื่องบิน และเรือดำน้ำในอดีต

(2) ไจโรสโคปแบบสั่น

• วัดแรง Coriolis ที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของโครงสร้างยืดหยุ่น

• น้ำหนักเบา ขนาดเล็ก ใช้พลังงานต่ำ

• เป็นพื้นฐานของไจโรสโคป MEMS สมัยใหม่หลายชนิด

2.2 ไจโรสโคปควอนตัม / ออปติคัล

(1) ไจโรสโคปออปติคัล

ใช้ Sagnac effect เพื่อกำหนดความเร็วเชิงมุมผ่านการรบกวนของแสง

ประเภทหลัก ได้แก่:

• RLG – Ring Laser Gyroscope

• IFOG – Interferometric Fiber Optic Gyroscope

ข้อดี:

• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว

• ความแม่นยำสูงมาก

• อายุการใช้งานยาวนานและความน่าเชื่อถือสูง

• นำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการบิน การบินและอวกาศ ทะเล และระบบป้องกันประเทศระดับสูง

3. ระดับความแม่นยำของไจโรสโคป

เทคโนโลยีไจโรสโคปที่แตกต่างกันให้ความแม่นยำในระดับที่แตกต่างกัน
ช่วงความแม่นยำมาตรฐานอุตสาหกรรมแสดงไว้ด้านล่าง

3.1 ตารางความแม่นยำ

3.2 คำอธิบายระดับความแม่นยำ

ระดับยุทธศาสตร์

ความแม่นยำ:

• ความเสถียรของอคติ: 0.0001 – 0.01 °/h

ใช้สำหรับ:

• INS เรือดำน้ำ

• ขีปนาวุธขีปนาวุธและยุทธศาสตร์

• แพลตฟอร์มการบินและอวกาศระดับสูง

เทคโนโลยีที่โดดเด่น:

• RLG ประสิทธิภาพสูง

• IFOG ระดับสูง

ระดับการนำทาง

ความแม่นยำ:

• ความเสถียรของอคติ: 0.01 – 1 °/h

การใช้งาน:

• INS เครื่องบิน

• การนำทางเรือและทางบก

• การทำแผนที่และการสำรวจ

เทคโนโลยี:

• RLG

• IFOG ระดับสูง

ระดับยุทธวิธี

ความแม่นยำ:

• ความเสถียรของอคติ: 1 – 100 °/h

การใช้งาน:

• UAV

• ระบบรักษาเสถียรภาพ

• อาวุธระยะกลาง

เทคโนโลยี:

• IFOG

• DTG

• ไจโรควอตซ์

ระดับเชิงพาณิชย์ / ผู้บริโภค

ความแม่นยำ:

• ความเสถียรของอคติ: 100 – 10,000+ °/h

คุณสมบัติ:

• ขนาดเล็ก

• ต้นทุนต่ำ

• การผลิตสูง

การใช้งาน:

• สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต

• โดรนเชิงพาณิชย์

• หุ่นยนต์อุตสาหกรรม

• หน่วยควบคุมยานพาหนะภาคพื้นดิน

• อุปกรณ์สวมใส่

เทคโนโลยี:

• ไจโรสโคป MEMS

4. แนวโน้มวิวัฒนาการทางเทคโนโลยี

การพัฒนาไจโรสโคปกำลังมุ่งสู่:

• เชิงกล → ออปติคัล → MEMS แบบโซลิดสเตต

• อะนาล็อก → การประมวลผลแบบดิจิทัลความเร็วสูง

• ระบบแบบสแตนด์อโลนขนาดใหญ่ → IMU ที่ผสานรวมสูง

• การทหารเป็นอันดับแรก → การขยายตัวอย่างรวดเร็วสู่ตลาดเชิงพาณิชย์

ไจโรสโคปออปติคัล (RLG, IFOG) ครอบงำตลาดการป้องกันประเทศและการบินและอวกาศที่มีความแม่นยำสูง ในขณะที่ไจโรสโคป MEMS ได้กลายเป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ปริมาณมาก

5. สรุป

ไจโรสโคปเป็นรากฐานของการนำทางเฉื่อยสมัยใหม่ เทคโนโลยีและผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน:

• RLG และ IFOG ให้ความแม่นยำสูงมาก เหมาะสำหรับภารกิจระดับยุทธศาสตร์และการนำทาง

• DTG, ควอตซ์ และ IFOG ระดับกลาง ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบยุทธวิธี

• ไจโรสโคป MEMS ตอนนี้รองรับอุปกรณ์เชิงพาณิชย์หลายพันล้านเครื่อง รวมถึงโดรน หุ่นยนต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

หากแอปพลิเคชันของคุณต้องการ:

• การนำทางเฉื่อยความแม่นยำสูง

• INS ที่ใช้ไจโรออปติคัล

• MEMS IMU

• การบูรณาการทางวิศวกรรมและการปรับแต่งระบบ

ทีมวิศวกรรมของเราสามารถจัดหาโซลูชันที่สมบูรณ์ตั้งแต่โมดูลเซ็นเซอร์ไปจนถึงระบบนำทางเต็มรูปแบบ