Bateco Quốc An

INS là chữ viết tắt của Inertial Navigation System (Hệ thống Dẫn đường Quán tính). Nó bao gồm các cảm biến IMU cùng với các con quay hồi chuyển và gia tốc kế của chúng, cũng như một cảm biến để tiếp nhận dữ liệu vị trí tuyệt đối từ các vệ tinh GNSS ngoài không gian. Hệ thống này cũng có thể được trang bị thêm từ kế để đo từ trường trong không gian ba chiều.

INS bổ sung khả năng xử lý dữ liệu tiên tiến, bao gồm bộ lọc Kalman và các thuật toán xử lý khác. Bằng cách tham chiếu đến vị trí bắt đầu đã biết, hệ thống sử dụng các dữ liệu đầu ra từ IMU để xác định vị trí và vectơ thời gian thực của một vật thể. “Vật thể” này có thể là ô tô, tàu ngầm, máy bay hoặc bất kỳ phương tiện nào vận hành trong không gian ba chiều.

Hệ thống GPS, định vị vệ tinh hoàn toàn vô dụng dưới lòng đất, dưới biển hoặc khi xảy ra ra xung đột quân sự. Để tự định vị, các phương tiện như tàu ngầm bắt buộc phải sử dụng Hệ thống dẫn đường quán tính (INS).

Dựa vào dữ liệu từ gia tốc kế và con quay hồi chuyển, INS áp dụng phương pháp “tính toán định vị dự đoán” (dead reckoning) — lấy vị trí xuất phát ban đầu rồi liên tục cộng dồn các hướng đi, vận tốc nội tại để suy ra tọa độ thời gian thực mà không cần bất kỳ tín hiệu bên ngoài nào.

Vì sai số của INS sẽ tích lũy theo thời gian, hệ thống cần được hiệu chuẩn lại bất cứ khi nào kết nối lại được với GPS. Nhờ tính bảo mật và độc lập tuyệt đối này, INS là phương thức định vị chính của tàu ngầm, tàu vũ trụ, đồng thời là hệ thống dự phòng sống còn cho máy bay, tên lửa và UAV khi bị chế áp điện tử.

Con quay hồi chuyển laser vòng hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng Sagnac. Một tia laser duy nhất được tách thành hai chùm tia di chuyển quanh vòng theo các hướng ngược nhau. Cảm biến sẽ đo mô hình giao thoa gây ra bởi chuyển động của cấu trúc dọc theo một trục duy nhất.

RLG thường được nạp khí Helium-Neon. Các điện cực kích thích các sóng ánh sáng truyền theo các hướng ngược nhau. Phát minh ra Con quay hồi chuyển Laser vòng được công nhận rộng rãi là của các kỹ sư hàng không vũ trụ Honeywell vào những năm 1960.

Con quay hồi chuyển FOG tương tự như con quay RLG, phát hiện chuyển động bằng hiệu ứng Sagnac. Các chùm tia laser được phóng vào một cáp quang duy nhất nhưng chúng truyền theo các hướng ngược nhau. Chùm tia di chuyển theo hướng quay của khung sẽ đến nhanh hơn một chút so với chùm tia kia. Phép đo giao thoa được sử dụng để đo độ dịch pha này và tính toán lượng chuyển động.

MEMS là viết tắt của “hệ thống vi cơ điện tử”. Đây là các cảm biến và thiết bị nhỏ có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp tương tự như phương pháp chế tạo chất bán dẫn. Do đó, có thể chế tạo một con quay hồi chuyển đủ nhỏ và rẻ để lắp đặt bên trong điện thoại thông minh, tay cầm chơi game và hàng ngàn loại máy móc khác.

Các tinh thể thạch anh phản ứng với chuyển động, hoạt động như một cảm biến Coriolis. Kết hợp với một bộ cộng hưởng âm thoa, cảm biến thạch anh tạo ra một đầu ra có thể được xử lý bởi các vi mạch điện tử tích hợp. Bất chấp kích thước nhỏ và giá thành tương đối thấp, con quay hồi chuyển MEMS vẫn đủ chính xác cho một loạt các ứng dụng.