Wiki90: stijlencyclopedie uit de jaren 90 op internet
Traagheidsnavigatie is een onderwerp dat de aandacht heeft getrokken van mensen over de hele wereld. Vanaf de ontdekking tot de impact ervan op de samenleving is dit onderwerp onderwerp van debat en discussie geweest. Door de jaren heen heeft Traagheidsnavigatie verschillende aspecten van het dagelijks leven ontwikkeld en beïnvloed. In dit artikel zullen we het belang en de relevantie ervan vandaag onderzoeken, evenals de mogelijke implicaties ervan voor de toekomst. Zonder twijfel blijft Traagheidsnavigatie een onderwerp dat van belang is voor academici, professionals en het grote publiek, en het is essentieel om de reikwijdte en effecten ervan te begrijpen.
Traagheidsnavigatie is een methode van plaatsbepaling die gebaseerd is op het meten van de bewegingen van een object. Een groot voordeel is dat het niet afhankelijk is van externe factoren. Het eerste traagheidsnavigatiesysteem werd toegepast in de jaren vijftig op de USS Nautilus SSN571, de eerste nucleaire onderzeeboot. Traagheidsnavigatie wordt toegepast in raketten, vliegtuigen, schepen en bij routenavigatiesystemen.
Als de snelheid van een voertuig bekend is, kan de afstand berekend worden aan de hand van de tijdsduur. De snelheid verandert echter continu. Dit kan ondervangen worden door de versnellingen die optreden te meten. Er zijn zes vrijheidsgraden:
drie rotaties:
drie lineaire bewegingen:
Doordat elk instrument een foutmarge heeft, zal gedurende het verstrijken van de tijd de onnauwkeurigheid van een traagheidsnavigatiesysteem toenemen. Door het te combineren met andere plaatsbepalingssystemen kan deze fout gereduceerd worden.
Bij een aantal systemen worden lineaire versnellingsmeters op een cardanisch opgehangen gyro-gestabiliseerd platform geplaatst. Het nadeel hiervan is dat er gebruik wordt gemaakt van kostbare mechanische precisieonderdelen. Meestal worden meerdere gyroscopen in een rechte hoek ten opzichte van elkaar geplaatst. Door de precessie van deze gyroscopen zal het platform stabiel blijven ten opzichte van draaiingen van het voertuig. De lineaire versnellingen kunnen eenvoudig opgeteld worden, aangezien het gestabiliseerde platform niet roteert. De rotaties kunnen eventueel gemeten worden aan de assen van de cardanische ophanging.
Het primaire navigatiesysteem van de raketten van het Apolloprogramma maakte gebruik van een 3-assen gyro-gestabiliseerd platform voor de Apollo Guidance Computer. Een groot gevaar hiervan is het optreden van gimbal lock, waarbij oplijning van twee of meer ringen ervoor zorgt dat er minder vrijheidsgraden van beweging beschikbaar zijn. Manoeuvres moesten voorzichtig uitgevoerd worden om gimbal lock te voorkomen.
Door het platform op te hangen in hydrostatische - of vloeistof - lagers, kan het probleem van gimbal lock ondervangen worden. Met relatief simpele computers kan een systeem met hoge precisie gemaakt worden.
Doordat computers steeds kleiner en sneller werden, verviel de noodzaak om platformen cardanisch op te hangen. Door de rotaties te meten, kunnen de lineaire bewegingen gecorrigeerd worden voor richtingsveranderingen. Dit vereist duizenden updates per seconde, wat voor moderne computers geen enkel probleem is. De rotaties worden vaak gemeten met behulp van ringlasergyrokompassen. Met behulp van een Kalman-filter worden uitschieters uitgedempt.
Voetnoten
|