Инерциальные датчики – это составные части инерционной системы навигации, основанной на свойствах тел, не требующих внешних ориентиров или сигналов для определения их положения в пространстве. Инерциальное измерение производится акселерометрами, определяющими значение линейного ускорения, и гироскопами, определяющими угловую скорость.
Принцип работы датчиков
Использование инерциальных датчиков позволит определить отклонения системы координат, в которой находится корпус прибора от системы координат Земли по углам ориентации – курсу, тангажу и крену.
Для определения углового отклонения координат производится интегрирование данных акселерометров. Алгоритм инерциальной системы состоит из курсовертикали и системы определения координат. Первая должна обеспечивать ориентацию в географической системе координат для определения положения объекта. При этом технически система не разделена, и датчики линейных ускорений могут применяться, к примеру, для установки курсовертикальной части.
Традиционно выделяют следующие 3 типа платформенных инерциальных систем:
- Геометрическая. Имеет две платформы – на основе гироскопов и акселерометров. Гироскопические инерциальные датчики стабилизированы в инерциальном пространстве, акселерометры – относительно плоскости горизонта.
- Аналитическая. Оба типа датчиков являются статичными в инерциальном пространстве.
- Полуаналитическая. Платформа с гироскопами и акселерометрами непрерывно стабилизируется по горизонту.
Еще одно направление – это бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС). Современные производители предлагают купить инерциальные датчики в составе БИНС, жестко связанные с корпусом прибора.
В последнее время всё чаще используются волоконно-оптические гироскопы и вибрационные гироскопы, преимуществом последних является отсутствие подвижных частей в составе датчика, чем обеспечивается высокая жёсткость конструкции и возможность применения в жёстких условиях эксплуатации. Широко распространены кварцевые серво-акселерометры, пьезорезисторные и емкостные МЭМС-акселерометры, а также инклинометры на основе МЭМС-акселерометров, отличающиеся малыми весом и габаритными размерами.
Инерциальные датчики — основа современных навигационных систем
С развитием технологий точность и надёжность навигации стали ключевыми параметрами в самых разных областях — от авиации и космической отрасли до медицины и робототехники. В этом контексте инерциальные датчики играют фундаментальную роль, предоставляя важнейшие данные о движении и ориентации объекта в пространстве.
Инерциальные датчики на сайте ИНЕЛСО представляют широкий спектр устройств, включая гироскопы, акселерометры, магнитометры, инклинометры и комплексные инерциальные модули. Эти компоненты используются для построения высокоточных навигационных систем, а также для контроля положения, скорости и ускорения объектов.
1. Гироскоп и акселерометр
Гироскопы и акселерометры — основные элементы инерциальных измерительных систем. Гироскопы обеспечивают информацию об угловом положении и вращении, в то время как акселерометры измеряют ускорение объекта в линейном направлении. ИНЕЛСО предлагает широкий выбор этих датчиков, предназначенных для различных применений, от бытовой электроники до промышленных и военных систем.
2. Магнитометры и электронные компасы
Магнитометры или цифровые компасы используют магнитное поле Земли для определения ориентации. Они идеально подходят для использования в сочетании с акселерометрами и гироскопами, создавая мультисенсорные системы, которые могут обеспечивать более точные показания ориентации.
3. Инклинометры
Инклинометры или датчики наклона, предлагаемые компанией ИНЕЛСО, измеряют угол наклона относительно гравитационного вектора Земли. Они широко используются в строительстве, геодезии и автомобильной промышленности.
4. Инерциальные модули
Инерциальные модули комбинируют в себе функции гироскопов, акселерометров и других датчиков, обеспечивая комплексные решения для инерционной навигации. ИНЕЛСО предлагает модули различной сложности — от простых БИНС (блоков инерциальных навигационных систем) до сложных систем, интегрированных с GPS/GLONASS для повышения точности и надежности.