Самые ранние гироскопы все механические, и в них есть действительно быстродействующие вращающиеся гироскопы, а к механическим вещам предъявляются высокие требования по точности обработки, а еще они боятся вибрации, поэтому точность навигационных систем на основе механических гироскопов не была высокий. В результате люди начали искать лучшие способы использования достижений физики для разработки лазерных гироскопов, волоконно-оптических гироскопов и микроэлектромеханических гироскопов (МЭМС). Хотя эти штуки до сих пор называют гироскопами, их принципы совершенно отличаются от традиционных механических гироскопов.
Волоконно-оптические гироскопы используют эффект Саньяка для измерения разности оптических путей для расчета угловой скорости вращения с помощью характеристик распространения света.
Лазерный гироскоп также вычисляет угловую скорость, вычисляя разность оптических путей вместо гироскопа.
Микроэлектромеханические гироскопы используют физическую силу Кориолиса для создания крошечных изменений емкости внутри, а затем измеряют емкость для расчета угловой скорости для замены гироскопа. Гироскопы, используемые в iPhone и наших смартфонах, представляют собой микроэлектромеханические гироскопы (MEMS).
В настоящее время традиционные механические гироскопы выводятся из употребления, а лазерные гироскопы используются там, где требуется высокая точность. Первоначально гироскопы были высокими, но из-за появления микроэлектромеханических гироскопов (MEMS) недорогие гироскопы можно использовать во многих областях. Помимо привычных смартфонов, многие гироскопы MEMS также используются в автомобилях. В автомобилях высокого класса используется от 25 до 40 датчиков MEMS для определения рабочего состояния различных частей автомобиля и предоставления информации бортовому компьютеру. Пользователь имеет лучший контроль над автомобилем.
Несколько методов высокоточного определения севера в настоящее время
- Статический северный искатель (северный искатель, гироскопический северный искатель или волоконно-оптический гироскопический северный искатель)
1.1 Северный искатель (гироскопический северный искатель)
Принцип: Ось вращения гироскопа сохраняет неизменной свою ориентацию относительно инерциального пространства, а Земля вращается относительно инерциального пространства вокруг полярной оси со своей угловой скоростью вращения. Если в качестве точки отсчета используется земля, будет видно, что ось вращения гироскопа вращается относительно земли. Прибор может отслеживать и измерять угловую скорость вращения Земли.
Состав: он состоит из динамического настраивающего гироскопа с двумя степенями свободы, механического вращающегося устройства и схемы разрешения сигналов.
Кейс: MEMS ER-MG2-100 от ERICCO используется в приложениях для направленного формирования транспортных средств, направленного бурения и т. д.
Точность определения севера: 0,06 градуса
1.2 Волоконно-оптический северный искатель
Принцип: Волоконно-оптический гироскопический северный искатель в основном используется для быстрого и автономного определения истинного направления на север. Угловая скорость вращения Земли получается с помощью высокоточного слежения за волоконно-оптическим гироскопом, а сигнал угловой скорости вращения Земли разлагается и решается для расчета угла между главной осью гироскопа и истинным северным направлением земли и обеспечивает азимут информация для перевозчика.
Состав: Волоконно-оптический гироскоп северного искателя представляет собой мехатронное изделие, состоящее из волоконно-оптического гироскопа, акселерометра, механического устройства управления вращением и встроенного компьютера.
- Динамическое определение севера (оптоволоконный гирокомпас)
2.1 Волоконно-оптический гирокомпас (автомобиль, корабль, борт)
Принцип: используйте эффект бесплатформенного компаса, чтобы определить истинное направление на север.
Состав: трехосевой динамический гироскоп, трехосевой датчик ускорения, модуль сбора и обработки данных, вторичный источник питания, схема последовательного порта ввода и вывода с изоляцией оптопары и другие сопутствующие структурные компоненты.
Эксплуатация: после включения питания продукт входит во время предварительного нагрева, а по истечении времени предварительного нагрева продукт переключается на начальное самовыравнивание в условиях движущейся базы. Через 30 минут после включения продукта носитель, перевозящий продукт, может работать. Во время работы продукт будет своевременно выводить угол курса, угол крена и угол тангажа.
Пример: FOG ER-FOG-910 компании ERICCO используется при бурении, добыче полезных ископаемых и геодезии.
Точность определения севера: 0,02º/ч
3. GPS или Beidou North Finding (определение направления с двумя антеннами)
Принцип: используя высокоточную двумерную информацию об ориентации, полученную путем обработки базового расстояния между основной антенной GPS и второй антенной, он может рассчитать тангаж или крен, курс и другие данные несущей в режиме реального времени, а также самый быстрый может достигать 10 раз в секунду.
Several Methods of High-precision North Seeking - Ericco Inertial System
The earliest gyroscopes are all mechanical, and there are really high-speed rotating gyroscopes in them, and mechanical things
ericcointernational.com