Analiza rozwiązań technologicznych w zakresie wysokoprecyzyjnych żyroskopów światłowodowych

Analiza rozwiązań technologicznych w zakresie wysokoprecyzyjnych żyroskopów światłowodowych

1. Architektura technologii podstawowej

Efekt Sagnaca i wykrywanie różnicy fazowej

Żyroskop optyczny oparty jest na efekcie Sagnaca.poprzez pomiar ruchu kątowego wywołanego różnicą fazy między dwoma wiązkami odwrotnego rozprzestrzeniania się światła w celu wykrycia prędkości kątowejW celu uzyskania większej wydajności, czułość może wynosić do poziomu stopnia mikro łuku. Ścieżka optyczna rdzenia przyjmuje konstrukcję kału rezonansowego pierścienia włóknistego zachowującego stronniczość, co zmniejsza błąd polaryzacji do 0.0001°/H skala.

Całkowite cyfrowe przetwarzanie sygnału w pętli zamkniętej

Wykorzystanie całkowicie cyfrowej technologii sterowania zamkniętą pętlą (np. architektury FPGA+ASIC) w celu zrekompensowania błędu nieliniowego w ścieżce optycznej w czasie rzeczywistym,Zwiększenie dynamicznej prędkości odpowiedzi do ponad 10 kHz, i obsługuje natychmiastowe przechwytywanie prędkości kątowej w szybkich scenach obrotowych.

Optymalizacja źródła światła z włókna dopingowanego erbium

- Nie.technologia źródła światła ultrafluorescencyjnego z włókna biomowego dopingowanego w celu osiągnięcia mocy o szerokim spektrum i niskim poziomie hałasu (stabilność długości fali < 0,1 ppm), długość życia źródła światła jest wydłużona do poziomu 100 000 godzin,znacząco zmniejsza wpływ wahań natężenia światła na dokładność.

2. program projektowania systemu

Moduł źródła światła

Zintegrowany laser pompowy 980nm i wzmacniacz włókna erbiowego, stabilność mocy wyjściowej±00,01%.

W połączeniu z obwodem regulacji temperatury (dokładność±0.01°C), aby wyeliminować przesunięcie długości fali źródła światła spowodowane błędem pomiaru.

Zestaw pętli światłowodowych

Przyjmowanie 150 mm średnicy czworobiegunowego symetrycznie zwiniętego pierścienia światłowodowego w celu tłumienia wibracji i zakłóceń gradientu temperatury.

Technologia wielowarstwowej opancerzonej kapsuły osiąga±0.001°/h stabilność zerowa.

Jednostka przetwarzania sygnałów

Oparty na cyfrowej technologii wzmacniania z blokiem fazowym (np. chip AD630) do wydobywania słabych sygnałów fazowych.

Minimalna wykrywalna różnica fazowa <0.001μrad, odpowiadająca rozdzielczości prędkości kątowej 0.0002°/H.

Moduł kompensacji błędów

Integracja czujników temperatury, pola magnetycznego i wibracji w celu zbudowania modelu rekompensaty błędów w czasie rzeczywistym.

Poprzez algorytm filtrowania Kalmana, błąd zintegrowany zostaje stłumiony poniżej 0.0015°/H.

3Kluczowe parametry wydajności

Okres parametrów wskaźnika Charakterystyka techniczna

Dokładność pomiaru 0.001°/h (1σ) Standard wymagań dotyczących nawigacji strategicznej

Zakres dynamiczny±1500°/s Wsparcie manewrów pojazdów dużych prędkości

Czas uruchomienia < 5 sekund możliwość szybkiego reagowania na start na zimno

Dostosowanie do środowiska -40°Cdo + 85°CProjekt szerokiego zakresu temperatur wojskowych

4Typowe scenariusze zastosowań

System nawigacji o wysokiej precyzji

Wykorzystywane do nawigacji inercyjnej okrętów podwodnych jądrowych (pozycja dryfująca <0,8 mil morskich/24 godzin) i kontroli nastawienia satelitarnego (dokładność wskazania 0.001°)).

Wytyczne dotyczące strategicznej broni

Przewożone na pojazdach do powrotu do lądu ICBM, realizujące kierowanie od końca do końca (CEP<10m) w środowisku wolnym od GPS.

Platforma lotnicza

Wykorzystywane do sterowania dokowaniem stacji kosmicznej (błąd stosunkowego nastawienia < 0.005°) oraz hipersonicznego śledzenia trajektorii pojazdów.

5Dyrekcja Ewolucji Technologicznej

Projekt miniaturyzowany: opracowanie miniaturyzowanego pierścienia światłowodowego o średnicy < 80 mm, odpowiedniego do dronów i wyposażenia pojedynczego żołnierza.

Zwiększenie odporności na zakłócenia: wprowadzenie technologii światłowodowych włókien krystalicznych w celu poprawy zdolności przeciwdziałania zakłóceniom elektromagnetycznym do środowiska o sile pola 100 kV/m.

Rozwiązanie integracji wieloosiowej: opracowanie trójosiowego modułu pakietu zintegrowanego (objętość < 0,5L), zmniejszenie zużycia energii do poniżej 3 W.