捷联系统把敏感元件直接固定在载体上,导致惯性敏感元件工作环境恶化,降低了系统的精度。因此,必须采取误差补偿措施,或采用新型的光学陀螺。随着电子计算机技术、精密加工技术以及光电技术等的进步,捷联惯导系统越发显示它的光明前途。
我们水下机器人所用导航设备是光纤陀螺与三轴姿态传感器,以下是相关的介绍:
(1)光纤陀螺
光纤陀螺是一种用于惯性导航的光纤传感器,陀螺仪(Gyroscope)意即“旋转指示器”,是指敏感角速率和角偏差的一种传感器。光纤陀螺仪是广义上的陀螺仪,是根据近代物理学原理制成的具有陀螺效应的传感器。因其无活动部件——高速转子,称为固态陀螺仪。这种新型全固态的陀螺仪将成为未来的主导产品,具有广泛的发展前途和应用前景。
光纤陀螺的工作原理是基于萨格纳克(Sagnac)效应。萨格纳克效应是相对惯性空间转动的闭环光路中所传播光的一种普遍的相关效应,即在同一闭合光路中从同一光源发出的两束特征相等的光,以相反的方向进行传播,最后汇合到同一探测点。
若绕垂直于闭合光路所在平面的轴线,相对惯性空间存在着转动角速度,则正、反方向传播的光束走过的光程不同,就产生光程差,其光程差与旋转的角速度成正比。因而只要知道了光程差及与之相应的相位差的信息,即可得到旋转角速度。
(2)三轴姿态传感器
三轴姿态传感器(MTI):对于在三维空间里的一个参考系,任何坐标系的取向,都可以用三个欧拉角来表现。参考系又称为实验室参考系,是静止不动的。而坐标系则固定于刚体,随着刚体的旋转而旋转。姿态传感器(E.T-ahrs)是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统。它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计(即IMU),三轴电子罗盘等辅助运动传感器,通过内嵌的低功耗ARM处理器输出校准过的角速度、加速度、磁数据等,通过基于四元数的传感器数据算法进行运动姿态测量,实时输出以四元数、欧拉角等表示的零漂移三维姿态数据。
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