giróscopos Ópticos en la navegación inercial
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Giróscopos Ópticos en la Navegación Inercial. Guiomar Campos Rodríguez Gema Escobar Pajuelo Beatriz Sagaste Cavero. Navegación Inercial. Navegación Inercial. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Giróscopos Ópticos en la Navegación
Inercial
Guiomar Campos RodríguezGema Escobar Pajuelo
Beatriz Sagaste Cavero
Navegación Inercial
Navegación InercialLa navegación inercial es una técnica para
determinar la posición y velocidad de aeronaves midiendo su aceleración y procesando dicha información en un computador.
La información se consigue a través de acelerómetros y giróscopos.
Ventajas e InconvenientesVentajas InconvenientesIndicaciones de posición y
velocidad instantáneas y continuas
Sistema autónomoLa información de
navegación se puede obtener a cualquier latitud y en cualquier condición meteorológica
Es la forma más precisa de determinar la actitud de un vehículo en movimiento
La información de posición y velocidad se degrada con el tiempo
El equipo tiene un precio elevado (si dispone de elementos ópticos)
Es necesaria una alineación inicial
La precisión es ligeramente dependiente de las maniobras del vehículo
Efecto Sagnac
El Efecto SagnacEs un fenómeno relativista relacionado con la
propagación de la luz en un sistema de referencia rotatorio
Cuando los haces láser recorren una trayectoria fija que está rotando en un espacio inercial, la longitud óptica vista por el haz corrotatorio es mayor que la vista por el haz que gira en sentido contrario. Este efecto permite observar rotaciones en una o dos direcciones diferentes.
El Efecto Sagnac en Giróscopos ResonantesLos rayos con direcciones de
propagación contrarios forman modos resonantes dentro de la cavidad. Esto crea una onda electromagnética estacionaria que permanece en el espacio inercial. Cuando el soporte del giróscopo rota, un detector cuenta nodos de la onda estacionaria, cada uno de los cuales representa un incremento fijo de ángulo
RLG
El Efecto Sagnac en Giróscopos InterferómetrosLos rayos con direcciones de
propagación contrarios se envían hacia una trayectoria óptica y se recombinan cuando salen de ella. La interferencia generada por la recombinación depende de la diferencia de fase óptica (proporcional a la diferencia de trayectoria óptica) entre los dos haces y por lo tanto proporciona una medida de rotación.
FOG
Giróscopos Ópticos Giróscopos de Anillo Laser con Dos Rayos Linealmente Polarizados (Two-Mode RLG) RLG Multioscilador Giróscopo de Fibra Óptica (FOG)
Two-Mode RLG IExtenso desarrollo desde finales de
los años 70Son planos por diseño, por lo que solo
los modos linealmente polarizados pueden resonar en la cavidad
Uno de los rayos polarizados linealmente en sentido horario y el otro, en sentido antihorario
Trayectoria poligonal de al menos tres lados
Espejos de alta calidad en cada vértice de la trayectoria para completar la cavidad de resonancia
Cavidades rellenas de mezcla de gases (He y Ne)
Two-Mode RLG IIEl láser se excita mediante una descarga eléctrica
generada por uno o más cátodos y uno o más ánodos en contacto con la mezcla de gases
Se recombinan los rayos con sentidos horarios y antihorarios para permitir las observaciones del patrón de la onda estacionaria
Two-Mode RLG IIILos detectores fotoeléctricos miden la intensidad de las franjas
de interferencia que se creanCuando el giróscopo rota, el detector se mueve con respecto al
patrón de interferencia y detecta áreas claras y oscurasEl número de transiciones claro/oscuro puede ser
geométricamente relacionado con el ángulo de rotación
Two-Mode RLG IVProblemática Soluciones
Emisión espontánea de fotones no relacionada con la señal láser, que introducen ruido en la medida.
Insensibilidad a bajas velocidades angulares, debida al bloqueo por retrodispersión en la cavidad.
La señal activa debe ser tan larga como sea posible y los espejos deben ser de alta calidad.
Placa giratoria que proporciona una rotación constante al giróscopo
Fiber Optic Gyros ISe componen de:
fuente luminosa acoplador bobina de fibra detector
La luz es proyectada por una fuente láser de banda ancha y acoplada a través de la bobina de fibra óptica en las direcciones horaria y antihoraria.
Fiber Optic Gyros II
Después de la recombinación, los dos haces interfieren y la intensidad mide la diferencia de fase entre los haces.
Se ha reemplazado el eje piezoeléctrico por un modulador óptico eléctrico dentro de la trayectoria del haz.
Fiber Optic Gyros IIIMejoras:Se utiliza una modulación digital compleja
para evitar distorsión.La implementación digital del “rango” de
la realimentación del lazo cerrado permite mejorar la precisión del control, el seguimiento y la integración del rango de restauración de la señal.
Fiber Optic Gyros IVProblemática SolucionesAcoplamiento de
polarizaciones diferentes dentro del circuito.
Problemas térmicos y vibratorios
Uso de polarizadores de alta calidad, y fibra que mantenga la polarización o despolarizadores.
Métodos apropiados de devanado.
Fiber Optic Gyros VVentajas:No requiere influencia mecánica.Extremadamente precisosGran fiabilidadBajo consumo energético
Conclusiones
ConclusionesLos giróscopos ópticos son muy precisos.Mantenimiento poco frecuente.Han sustituido a los giróscopos mecánicos.Se utilizan en múltiples campos.
Muchas Gracias