Żyroskopy światłowodowe (FOG) to precyzyjne czujniki inercyjne, które mierzą prędkość kątową z wykorzystaniem efektu Sagnaca, dostarczając dane dotyczące obrotu dla wojskowych systemów nawigacji, naprowadzania i stabilizacji. Te żyroskopy półprzewodnikowe są dostępne w konfiguracjach z pętlą otwartą, zamkniętą oraz wieloosiowej, aby sprostać różnym wymaganiom dotyczącym wydajności i integracji.
W tej kategorii przedstawiono producentów żyroskopów światłowodowych oraz rozwiązania przeznaczone dla samolotów wojskowych, bezzałogowych statków powietrznych (UAV), pojazdów opancerzonych, okrętów wojennych, łodzi podwodnych oraz autonomicznych platform podwodnych.
Przeczytaj Przegląd technologii
Zaawansowane inercyjne systemy nawigacyjne (INS) zapewniające niezawodną nawigację w trudnych warunkach operacyjnych
Wysokoprecyzyjne systemy czujników inercyjnych MEMS, kwarcowych i FOG do zastosowań wojskowych, lotniczych i obronnych
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Żyroskopy światłowodowe, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Żyroskopy światłowodowe (FOG) to precyzyjne czujniki inercyjne, które mierzą prędkość kątową na podstawie interferencji światła przechodzącego przez światłowód. Działając w oparciu o efekt Sagnaca, te żyroskopy półprzewodnikowe wykrywają ruch obrotowy bez konieczności stosowania tradycyjnych, obracających się elementów mechanicznych, zapewniając stabilne pomiary prędkości kątowej dla wojskowych systemów nawigacji, naprowadzania i stabilizacji.
Dostępne w konfiguracjach klasy taktycznej, nawigacyjnej i strategicznej żyroskopy światłowodowe znajdują zastosowanie w samolotach wojskowych, bezzałogowych statkach powietrznych (UAV), pojazdach opancerzonych, platformach morskich oraz broni precyzyjnie kierowanej. Są one również wbudowane w inercyjne jednostki pomiarowe (IMU) oraz inercyjne systemy nawigacyjne (INS), gdzie ich pomiary wspomagają określanie położenia, szacowanie kursu oraz nawigację w przypadku awarii systemów GNSS.
Żyroskopy światłowodowe są dostępne w kilku architekturach i konfiguracjach, różniących się konstrukcją optyczną, przetwarzaniem sygnału, dokładnością pomiaru oraz wymaganiami integracyjnymi. Można je również klasyfikować według klasy wydajności, odzwierciedlającej ich przydatność do różnych zastosowań nawigacyjnych i stabilizacyjnych.
| Typ FOG | Zasada działania i charakterystyka wydajnościowa |
| Żyroskopy światłowodowe z pętlą otwartą | Mierzą przesunięcie fazowe Sagnaca bez aktywnego jego kompensowania poprzez sprzężenie zwrotne w pętli zamkniętej. Konstrukcje te zazwyczaj charakteryzują się prostszą elektroniką sterującą, choć ich liniowość, zakres dynamiczny oraz stabilność współczynnika skalowania mogą być bardziej ograniczone niż w przypadku konfiguracji z pętlą zamkniętą. |
| Żyroskopy światłowodowe z pętlą zamkniętą | Wykorzystują modulację sprzężenia zwrotnego w celu kompensacji zmierzonego przesunięcia fazowego, poprawiając w ten sposób liniowość, zakres dynamiczny oraz stabilność współczynnika skalowania. Konfiguracje te są powszechnie stosowane w wojskowych systemach nawigacyjnych o wysokiej dokładności, wymagających stabilnych pomiarów prędkości kątowej. |
| Interferometryczne żyroskopy światłowodowe (IFOG) | Mierzą obrót poprzez interferencję między falami świetlnymi rozchodzącymi się w przeciwnych kierunkach w cewce światłowodu. Ta ugruntowana architektura FOG może wykorzystywać przetwarzanie sygnału w pętli otwartej lub zamkniętej, a na jej parametry wpływają konstrukcja cewki, elementy optyczne oraz przetwarzanie elektroniczne. |
| Rezonansowe żyroskopy światłowodowe (RFOG) | Wykorzystują rezonator światłowodowy do wykrywania różnic częstotliwości wywołanych obrotem między falami świetlnymi rozchodzącymi się w przeciwnych kierunkach. Konstrukcje rezonansowe oferują możliwość zmniejszenia wymaganej długości światłowodu, choć ich wydajność zależy od kontroli szumu optycznego, rozpraszania wstecznego oraz wrażliwości na warunki środowiskowe. |
| Jednoosiowe żyroskopy światłowodowe | Mierzą prędkość kątową wokół jednej osi pomiarowej, obsługując indywidualne kanały stabilizacji, monitorowanie prędkości kątowej oraz integrację z zespołami wieloczujnikowymi. |
| Trójosiowe zespoły żyroskopów światłowodowych | Łączą trzy ortogonalnie rozmieszczone osie pomiarowe w celu pomiaru ruchu obrotowego w trzech wymiarach. Po zintegrowaniu z akcelerometrami i układami przetwarzania danych nawigacyjnych zespoły te umożliwiają nawigację inercyjną, estymację położenia oraz stabilizację platformy. |
Boreas A70 i A90 – wytrzymałe systemy nawigacyjne oparte na żyroskopach światłowodowych firmy Advanced Navigation
W samolotach wojskowych stosuje się systemy inercyjne oparte na żyroskopach światłowodowych (FOG) w celu wspomagania określania położenia, nawigacji oraz sterowania lotem. W połączeniu z akcelerometrami i innymi czujnikami awionicznymi żyroskopy światłowodowe dostarczają pomiary obrotowe, które pomagają określić orientację samolotu oraz śledzić zmiany położenia. Konfiguracje o wysokiej wydajności nadają się do samolotów myśliwskich, wojskowych platform transportowych oraz specjalistycznych samolotów obserwacyjnych działających w trudnych warunkach lotu.
Taktyczne systemy nawigacyjne wykorzystują żyroskopy światłowodowe (FOG) w celu dostarczania informacji o kursie i położeniu podczas operacji wojskowych. Systemy nawigacji inercyjnej oparte na żyroskopach światłowodowych łączą pomiary prędkości kątowej z danymi z akcelerometrów w celu oszacowania orientacji, prędkości i pozycji platformy na podstawie zainicjowanego stanu nawigacyjnego. Po zintegrowaniu z systemem GNSS lub innymi czujnikami wspomagającymi systemy te mogą ograniczać skumulowane błędy nawigacyjne oraz zapewniać ciągłość działania podczas tymczasowych przerw w odbiorze sygnałów pozycjonujących oraz w środowiskach o zakłóconym polu elektromagnetycznym.
Wojskowe bezzałogowe statki powietrzne wykorzystują kompaktowe żyroskopy światłowodowe do nawigacji inercyjnej, stabilizacji lotu oraz kontroli położenia. Taktyczne systemy FOG dostarczają pomiary prędkości kątowej dla platform wymagających precyzyjnego oszacowania położenia i ruchu, szczególnie w przypadku zakłóceń sygnału GNSS lub w warunkach pogorszonej jakości pozycjonowania. Konfiguracje o niewielkich rozmiarach, masie i poborze mocy (SWaP) mają szczególne znaczenie w przypadku bezzałogowych statków powietrznych o ograniczonej ładowności i dostępności energii elektrycznej.
Systemy naprowadzania pocisków i precyzyjnie kierowanej amunicji wykorzystują żyroskopy o wysokim zakresie dynamicznym do pomiaru ruchu kątowego podczas wystrzelenia, manewrowania i lotu. Systemy inercyjne oparte na żyroskopach światłowodowych (FOG) umożliwiają ciągłe oszacowywanie położenia i nawigacji bez konieczności polegania na sygnałach zewnętrznych, choć z upływem czasu kumulują się błędy inercyjne. Żyroskopy wybrane do tych zastosowań muszą spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące tolerancji przyspieszenia, odporności na drgania, szybkiego uruchamiania oraz stabilności pomiarów.
Pojazdy opancerzone, ciężarówki wojskowe oraz autonomiczne platformy naziemne wykorzystują żyroskopy światłowodowe w systemach nawigacyjnych i stabilizacyjnych. Jednostki INS oparte na żyroskopach światłowodowych (FOG) zapewniają oszacowanie kursu i ruchu w przypadku braku sygnałów GNSS, a pomiary żyroskopowe wspierają również stabilizowane stanowiska uzbrojenia, sprzęt obserwacyjny oraz platformy czujnikowe. Wzmocnione konfiguracje zostały zaprojektowane tak, aby wytrzymać drgania pojazdu, wstrząsy mechaniczne oraz wahania temperatury.
Dwuosiowe żyroskopy światłowodowe firmy Micro Magic
Okręty wojenne i łodzie podwodne wykorzystują wysokowydajne systemy FOG do określania położenia, ustalania kursu oraz nawigacji inercyjnej. Zintegrowane z pokładowym sprzętem nawigacyjnym żyroskopy światłowodowe dostarczają pomiary obrotowe, które wspierają orientację statku i szacowanie jego ruchu bez konieczności stosowania mechanicznie obracających się elementów czujnikowych. Systemy klasy nawigacyjnej oraz o wyższej wydajności mają szczególne znaczenie w przypadku okrętów podwodnych, gdzie aktualizacje nawigacji satelitarnej mogą być niedostępne przez dłuższy czas.
Wojskowe autonomiczne pojazdy podwodne (AUV) wykorzystują systemy nawigacyjne oparte na FOG do szacowania orientacji i ruchu podczas zanurzenia. W połączeniu z akcelerometrami, dopplerowskimi rejestratorami prędkości (DVL) oraz akustycznymi systemami pozycjonowania, FOG wspierają nawigację podwodną podczas misji bez stałego dostępu do GNSS. Pomiary DVL mogą dostarczać dane wspomagające pomiar prędkości, co pozwala ograniczyć skumulowane błędy nawigacji inercyjnej, dzięki czemu kompaktowe systemy klasy nawigacyjnej są szczególnie cenne w rozpoznaniu podwodnym, działaniach przeciwminowych oraz operacjach badawczych pod wodą.
W satelitach wojskowych i statkach kosmicznych można stosować żyroskopy światłowodowe do pomiaru prędkości kątowej oraz kontroli położenia. Żyroskopy FOG dostarczają informacje o obrotach do pokładowych systemów naprowadzania, nawigacji i sterowania, wspierając orientację statku kosmicznego oraz stabilność wycelowania wraz z innymi czujnikami położenia i urządzeniami sterującymi. Konstrukcje przystosowane do zastosowań kosmicznych wymagają odpowiedniej odporności na promieniowanie, stabilności termicznej, odporności na drgania podczas startu oraz niezawodności w warunkach przewidzianych dla danej misji.
Żyroskopy światłowodowe przeznaczone do zastosowań obronnych mogą wymagać kwalifikacji środowiskowych, elektrycznych i eksploatacyjnych zgodnie z wymaganiami dotyczącymi ich instalacji i eksploatacji. Odpowiednie normy zależą od platformy nośnej, architektury systemu oraz specyfikacji zamówienia.
Obowiązujące wymagania kwalifikacyjne zależą od platformy nośnej, architektury elektrycznej, specyfikacji zamówienia oraz przewidywanego środowiska operacyjnego. Zgodność z poszczególnymi normami należy weryfikować w oparciu o odpowiednie metody badawcze i określone wymagania, a nie zakładać na podstawie przewidywanego wojskowego zastosowania żyroskopu.
Postępy w dziedzinie komponentów fotonicznych, czujników optycznych oraz przetwarzania cyfrowego przyczyniają się do poprawy wydajności, integracji i elastyczności operacyjnej żyroskopów światłowodowych (FOG) w zastosowaniach obronnych.
Postępy te mają szczególne znaczenie dla platform wojskowych wymagających kompaktowych, niezawodnych czujników inercyjnych o zmniejszonej zależności od zewnętrznych sygnałów nawigacyjnych.
Wyszukiwanie firm i produktów
