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Teoria del sistema di navigazione inerziale

Teoria del sistema di navigazione inerziale

Sistemi di navigazione inerziale (INS) forniscono mezzi esatti di determinare posizione e ottenere dalla partenza alla destinazione senza mai fare affidamento sugli ingressi esterni. Noto anche come unità di riferimento inerziale, questi sistemi sono disponibili sulle navi, sottomarini e moderni aeromobili di grandi dimensioni. Sistemi di navigazione accurata, coerente e affidabile, inerziale utilizzano fisica e un senso comune per operare su una semplice premessa: se sai dove hai cominciato, e in quale direzione e quanto hai viaggiato, sai dove ti trovi ora.

Origine

Prima navigazione satellitari come NavStar Global Positioning System (GPS), navigazione è stata compiuta dai segnali radio che avevano limitato la gamma e sono stati soggetti a interruzioni e distorsione. La risposta è stata un sistema di navigazione che poteva operare senza dover dipendere da qualsiasi esterno segnali, affidandosi invece i propri segnali come unità autonoma. Il prodotto è stato il sistema di navigazione inerziale, sviluppato nel 1960, e relativi successi con ogni aspetto della navigazione hanno mantenuto competitivo attraverso 2010.

Premessa

Il funzionamento di un sistema di navigazione inerziale è simile a cavallo attraverso un percorso di auto familiare con una benda sugli occhi. Conoscendo la tua posizione di partenza, dire, casa tua e la conseguenti giri, fermate e inizia, si può dire che siete arrivati al droghiere locale. Un sistema di navigazione inerziale utilizza un senso artificiale di movimento per raccontare le fermate, inizia, tuffi e si trasforma per aggiornare la posizione. Combinando questa funzionalità con mappe, l'INS può navigare ovunque nel mondo.

Componenti

Più sistemi di navigazione inerziale sono completamente self-contained. All'interno si trovano tre giroscopi e tre accelerometri. I giroscopi, orientati in tre dimensioni, misurano angolare o rotazionale modifiche all'orientamento dell'unità, come inclinazione sinistra o a destra, in avanti o indietro. Tre accelerometri, orientati anche tridimensionalmente, misurano movimento lineare o avanti e indietro. Insieme, questi due sottosistemi consentono l'INS di rilevare accelerazioni, decelerazioni, curve, salite e discese. Con una posizione nota di partenza, il sistema tiene traccia di tutte le modifiche per determinare la nuova posizione.

Vantaggi

Sistemi di navigazione inerziale sono senza dubbio i migliori sistemi per muoversi intorno alla terra senza perdersi. A differenza dei sistemi di navigazione radio che utilizzano trasmettitori e ricevitori, l'INS non può essere bloccata, sarà non cadere preda di degradazione del segnale e non necessita di manutenzione costosa a livello nazionale di centinaia di trasmettitori. Considerando che lo spaziali Global Positioning System (GPS) richiede una chiara visione del cielo e dipende da un'orbita costellazione di 24 satelliti che trasmettono segnali precisi ai ricevitori sulla terra, l'INS funzionerà profondo sotterraneo e sott'acqua dove i segnali GPS non possono raggiungere. Navigazione inerziale funziona anche nello spazio.

Svantaggi

Lo svantaggio principale dell'INS è il costo elevato. Poiché ogni unità contiene molti strumenti di precisione, i costi successivi di un INS rende poco pratico per l'installazione nella maggior parte dei veicoli. Un sistema di navigazione inerziale medio, come quelli installati su Boeing 747, costa più di molti piccoli aeroplani. Il bisogno di mappe complete e precise era un altro svantaggio di navigazione inerziale, anche se questo problema è quasi estinto dopo l'avvento di mappatura satellitare globale.