Analisi di soluzioni tecnologiche di giroscopi in fibra ottica ad alta precisione

Analisi di soluzioni tecnologiche di giroscopi in fibra ottica ad alta precisione

1. Architettura tecnologica di base

Effetto Sagnac e rilevamento delle differenze di fase

Il giroscopio in fibra ottica si basa sull'effetto Sagnac.mediante la misurazione del movimento angolare innescato dalla differenza di fase tra i due fasci di propagazione inversa della luce per ottenere il rilevamento della velocità angolareIl percorso ottico di base adotta un design di cavità di risonanza dell'anello di fibra che conserva il bias, riducendo l'errore di polarizzazione a 0.0001°Scala H.

Processo di elaborazione del segnale a circuito chiuso

adottazione di una tecnologia di controllo a circuito chiuso interamente digitale (ad esempio, architettura FPGA+ASIC) per compensare in tempo reale l'errore non lineare nel percorso ottico,migliorare la velocità di risposta dinamica a più di 10 kHz, e supportano la cattura istantanea della velocità angolare in scene di rotazione ad alta velocità.

Ottimizzazione della sorgente luminosa in fibre dopate con erbio

E '...tecnologia di sorgente luminosa ultra fluorescente in fibra dopata di biomo per ottenere un'uscita a basso rumore ad ampio spettro (stabilità della lunghezza d'onda < 0,1 ppm), la durata della sorgente luminosa è estesa al livello di 100.000 ore,riducendo significativamente l'impatto delle fluttuazioni dell'intensità luminosa sulla precisione.

2. il programma di progettazione del sistema

Modulo di sorgente luminosa

Laser a pompa integrato a 980 nm e amplificatore di fibra dopato con erbio, stabilità di potenza di uscita di±0.01%.

Combinato con il circuito di controllo della temperatura (precisione di±0.01°C), per eliminare la deriva della lunghezza d'onda della sorgente luminosa causata dall'errore di misura.

Fibra ottica di circuito

Adottando un anello a fibra ottica a quadrupolo di diametro di 150 mm avvolto simmetricamente per sopprimere le vibrazioni e le interferenze del gradiente di temperatura.

La tecnologia di incapsulamento blindato a più strati±0.001°/h stabilità a biasi zero.

Unità di elaborazione del segnale

Basato su una tecnologia di amplificazione digitale a blocco di fase (ad es. chip AD630) per estrarre segnali di fase deboli.

Differenza di fase minima rilevabile <0.001μrad, corrispondente a una risoluzione della velocità angolare pari a 0.0002°- Non lo so.

Modulo di compensazione degli errori

Integrare sensori a tre assi di temperatura, campo magnetico, vibrazione per costruire un modello di compensazione degli errori in tempo reale.

Attraverso l'algoritmo di filtraggio di Kalman, l'errore integrato viene soppresso al di sotto di 0.0015°- Non lo so.

3.Parametri chiave di prestazione

Caratteristiche tecniche dell'intervallo dei parametri dell'indicatore

Accuratezza di misura 0.001°/h (1σ) Norma per i requisiti di navigazione strategica

Intervallo dinamico±1500°/s Supporto alle manovre dei veicoli ad alta velocità

Tempo di avvio < 5 secondi

Adattabilità all'ambiente -40°Cfino a + 85°CProgettazione di un ampio intervallo di temperatura di grado militare

4.Scenari tipici di applicazione

Sistema di navigazione ad alta precisione

Utilizzato per la navigazione inerziale dei sottomarini nucleari (drift di posizione < 0,8 miglia nautiche/24 ore) e il controllo dell'atteggiamento satellitare (precisione di puntamento 0.001°)).

Guida delle armi strategiche

Trasportato su veicolo di rientro ICBM, realizzando una guida end-to-end (CEP<10m) in un ambiente privo di GPS.

Piattaforma aerospaziale

Applicabile al controllo dell'attracco della stazione spaziale (errore relativo di posizione < 0.005°) e il monitoraggio della traiettoria dei veicoli ipersonici.

5Direzione dell' evoluzione tecnologica

Progettazione miniaturizzata: sviluppare un anello in fibra ottica miniaturizzato con diametro < 80 mm, adatto per UAV e attrezzature per singoli soldati.

Miglioramento dell'anti-interferenza: introduzione della tecnologia della fibra cristallina fotonica per migliorare la capacità di interferenza anti-elettromagnetica fino a 100 kV/m.

Soluzione di integrazione a più assi: sviluppare un modulo integrato a tre assi (volume < 0,5 L), ridurre il consumo di energia a meno di 3 W.