Jednostki odniesienia ruchu (MRU) to precyzyjne inercyjne systemy pomiarowe, które mierzą ruch statku lub platformy, zazwyczaj obejmujący przechył boczny, przechył dziobowy, falowanie, prędkość kątową oraz przyspieszenie. Czujniki te znajdują zastosowanie na okrętach wojennych, platformach bezzałogowych, stabilizowanych ładunkach, systemach podwodnych oraz sprzęcie geodezyjnym.
Na tej stronie przedstawiono wiodących producentów urządzeń MRU, których produkty wspierają nawigację, pozycjonowanie dynamiczne, stabilizację radarów oraz systemów EO/IR, aktywną kompensację falowania, a także operacje wodowania i wyciągania.
Przeczytaj Przegląd technologii
Taktyczne systemy IMU, GPS/INS oraz rozwiązania do orientacji uzbrojenia
Wysokoprecyzyjne systemy czujników inercyjnych MEMS, kwarcowych i FOG do zastosowań wojskowych, lotniczych i obronnych
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Jednostki odniesienia ruchu (MRU), Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Jednostka odniesienia ruchu (MRU) to precyzyjny inercyjny system pomiarowy służący do pomiaru i szacowania ruchu oraz orientacji statku, pojazdu lub platformy stabilizowanej. W zastosowaniach morskich i obronnych urządzenia MRU zazwyczaj dostarczają dane dotyczące przechyłu, pochylenia, falowania, prędkości kątowej oraz przyspieszenia, a niektóre systemy przekazują również informacje dotyczące kursu, prędkości lub położenia. Dane te umożliwiają urządzeniom nawigacyjnym, czujnikom, uzbrojeniu, antenom oraz ładunkom misji kompensowanie ruchów platformy w czasie rzeczywistym.
Nowoczesne jednostki MRU mogą wykorzystywać wsparcie globalnego systemu nawigacji satelitarnej (GNSS), czujniki kursu, kompensację ramienia dźwigniowego oraz fuzję czujników. Jednostka MRU różni się od inercjalnego zespołu pomiarowego (IMU), systemu nawigacji inercyjnej (INS) ani systemu odniesienia położenia i kursu (AHRS) pod względem swojej podstawowej funkcji: IMU mierzy przyspieszenie i prędkość kątową, AHRS szacuje położenie i kurs, a INS szacuje parametry nawigacyjne, takie jak pozycja i prędkość.
Jednostka odniesienia ruchu MRU-E firmy Inertial Labs, należącej do VIAVI Solutions
Jednostki odniesienia ruchu oparte na mikroelektromechanicznych systemach (MEMS) wykorzystują kompaktowe akcelerometry i żyroskopy do wykrywania ruchu liniowego i kątowego. Ich niewielkie rozmiary, masa oraz niskie zapotrzebowanie na energię sprawiają, że nadają się one do stosowania na statkach powierzchniowych, platformach bezzałogowych, w systemach przenośnych, stabilizowanych ładunkach oraz instalacjach o ograniczonej przestrzeni. Wydajność zależy od klasy czujników, kalibracji, kompensacji termicznej, odporności na drgania, filtrowania, odchylenia oraz poziomu szumu.
Systemy oparte na żyroskopach światłowodowych (FOG) mierzą obrót kątowy z wykorzystaniem efektu Sagnaca bez mechanicznie obracającego się wirnika. Jednostki odniesienia ruchu (MRU) oparte na technologii FOG zapewniają wysoką stabilność kątową i niewielki dryft, dzięki czemu nadają się do zastosowań, w których nawigacja, pomiary, stabilizacja lub działanie systemów uzbrojenia wymagają większej dokładności odniesienia ruchu lub dłuższej stabilności bez wsparcia zewnętrznego.
System MRU wspomagany przez GNSS łączy pomiary inercyjne z danymi nawigacji satelitarnej w celu ograniczenia błędów długoterminowych oraz poprawy oszacowań kursu, prędkości lub pozycji. Wieloantennowy system GNSS może zapewnić rzeczywisty kurs bez polegania na polu magnetycznym Ziemi. Wydajność zależy od geometrii anten, widoczności satelitów, zakłóceń, jakości instalacji oraz zachowania inercyjnego w przypadku pogorszenia jakości sygnału GNSS, zakłóceń, fałszowania sygnału lub niedostępności systemu.
Podwodna jednostka MRU zawiera czujniki inercyjne oraz elektronikę przetwarzającą w obudowie zaprojektowanej do pracy na głębokości. Urządzenia te mogą obsługiwać zdalnie sterowane pojazdy podwodne (ROV), autonomiczne pojazdy podwodne (AUV), podwodny sprzęt badawczy, systemy sonarowe oraz inne ładunki użytkowe. Przy doborze należy również uwzględnić klasę ciśnieniową, odporność na korozję, złącza, sztywność mocowania, temperaturę, zasilanie oraz interfejsy danych.
Moduły MRU dostarczają informacje o położeniu i ruchu statku do systemów nawigacyjnych, sterujących oraz dynamicznego pozycjonowania (DP). Pomiary przechyłu, pochylenia, podnoszenia oraz prędkości obrotowej pomagają systemom sterowania odróżnić ruch platformy od ruchu zleconego, natomiast integracja z systemami GNSS, czujnikami kursu, dopplerowskimi rejestratorami prędkości (DVL) lub innymi źródłami nawigacyjnymi może poprawić ogólną wydajność rozwiązania. Niskie opóźnienia i dokładna synchronizacja czasu mają szczególne znaczenie w pętlach sterowania działających w czasie rzeczywistym.
Ruch statku może gwałtownie zmieniać kierunek ustawienia anten radarowych, terminali komunikacyjnych oraz ładunków elektrooptycznych/podczerwonych (EO/IR). Czujnik MRU stanowi punkt odniesienia do kompensacji dynamiki platformy. Częstotliwość aktualizacji, opóźnienie, wyrównanie montażowe, definicja układu współrzędnych oraz synchronizacja czasu mają zasadnicze znaczenie, ponieważ błędy w tych obszarach mogą bezpośrednio przekładać się na błąd wycelowania.
Morskie systemy uzbrojenia i kierowania ogniem mogą wymagać precyzyjnych danych dotyczących położenia platformy i ruchu kątowego podczas obliczania rozwiązań dotyczących wycelowania lub prowadzenia ognia. Dane z czujnika MRU mogą przyczynić się do uzyskania ustabilizowanych układów odniesienia wykorzystywanych przez systemy kierowania ogniem, czujniki oraz sprzęt misyjny. Wydajność należy oceniać w ramach całkowitego budżetu błędów, obejmującego wyrównanie, ugięcie konstrukcyjne, synchronizację czasową, dane nawigacyjne oraz charakterystykę powiązanych czujników lub elementów wykonawczych.
Podwodny system INS/MRU M5000 firmy Micro Magic
Systemy sonarowe, hydrograficzne oraz do mapowania batymetrycznego mogą być bardzo wrażliwe na ruch statku. Ruch kołysania i przechyłu zmienia orientację wiązki akustycznej, natomiast ruch podnoszenia zmienia wysokość przetwornika. Morska jednostka odniesienia ruchu (MRU) umożliwia systemom przetwarzania kompensację obserwacji z uwzględnieniem ruchu statku. Wydajność pomiarów zależy również od synchronizacji, przesunięć czujników, ramion dźwigni, prędkości dźwięku, dokładności pozycjonowania oraz kalibracji. Opóźniona lub przetworzona po pomiarze kompensacja ruchu pionowego może poprawić wyniki w sytuacjach, w których nie jest wymagane ściśle czasowe przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym.
Aktywne systemy kompensacji ruchu pionowego wykorzystują szacunki ruchu statku w celu ograniczenia ruchów pionowych przenoszonych na ładunki obsługiwane przez dźwigi, wciągarki oraz podwodny sprzęt instalacyjny. Jednostka MRU może dostarczać w czasie rzeczywistym informacje dotyczące ruchu pionowego oraz przyspieszenia pionowego. Lokalizacja czujnika oraz wpływ ramion dźwigni mają istotne znaczenie, ponieważ ruch w miejscu umieszczenia jednostki MRU może różnić się od ruchu na końcu żurawia, w otworze moonpool, w punkcie zrzutu za burtę lub w zawieszonej ładunku.
Dane dotyczące ruchu mogą wspomagać wodowanie i wyciąganie łodzi, systemów bezzałogowych, sprzętu podwodnego oraz statków powietrznych. Na statkach przystosowanych do operacji lotniczych monitorowanie ruchu może dostarczać informacje o przechyłach pokładu, pochyleniu, falowaniu oraz związanych z nimi prędkościach, co umożliwia ocenę operacyjną. Jednostka MRU powinna odzwierciedlać ruch w odpowiednim punkcie obsługi lub lądowania, wykorzystując transformację współrzędnych i kompensację ramienia siły, gdy jest zainstalowana w innym miejscu.
Normy mające zastosowanie do urządzenia MRU zależą od platformy, funkcji, sposobu instalacji, specyfikacji zamówienia oraz wymagań kwalifikacyjnych. Do typowych dokumentów odniesienia należą:
Kwalifikację należy oceniać w odniesieniu do konkretnego programu morskiego lub obronnego, a nie zakładać, że każda jednostka MRU wymaga tego samego schematu badań.
Rozwój jednostek odniesienia ruchu (MRU) w coraz większym stopniu koncentruje się na poprawie dokładności pomiaru ruchu, odporności i integracji przy jednoczesnym zmniejszeniu rozmiarów, masy i zużycia energii. Do najważniejszych obszarów należą:
Postępy te zwiększają rolę technologii odniesienia ruchu w niezawodnej nawigacji, precyzyjnej stabilizacji, autonomicznych operacjach morskich oraz zintegrowanych systemach misji morskich.
Wyszukiwanie firm i produktów
Subskrybuj cotygodniowy eBrief
Najnowsze osiągnięcia inżynieryjne i techniczne prosto do Twojej skrzynki odbiorczej - dołącz do tysięcy inżynierów, którzy je otrzymują.