Żyroskopy do systemów bezzałogowych – drony, UAV, USV, UUV

Czym jest żyroskop?

Miniaturowy żyroskop pionowy Memsic

Żyroskopy to urządzenia służące do wykrywania prędkości kątowej, a tym samym do pomiaru ruchu i orientacji. Podstawowa konstrukcja żyroskopu mechanicznego składa się z obracającego się koła zamontowanego na osi, która może przyjmować dowolną orientację, a całość zamontowana jest na przegubie. Ze względu na zachowanie momentu pędu, orientacja osi nie ulega zmianie w wyniku przechylenia lub obrotu całego urządzenia. Żyroskopy mogą być zatem wykorzystywane do pomiaru zmian położenia względnego między urządzeniem a dowolną platformą, na której jest ono zamontowane.

Precyzyjne żyroskopy są niezbędne do pomiaru ruchu, wykrywania ruchu kątowego w systemach nawigacyjnych oraz korygowania orientacji i równowagi.

Żyroskopy MEMS i żyroskopy światłowodowe

Żyroskopy mogą również działać w oparciu o inne zasady działania. Żyroskopy MEMS (mikroelektromechaniczne systemy) wykorzystują efekt Coriolisa, mierząc przyspieszenie styczne drgającej masy na obracającej się platformie. Żyroskopy MEMS są zazwyczaj bardzo małe i są pakowane jak układy scalone, z wyjściami analogowymi i cyfrowymi.

Żyroskopy światłowodowe (FOG) wykorzystują wzór interferencyjny dwóch wiązek laserowych przechodzących przez to samo włókno światłowodowe w różnych kierunkach. Wiązka poruszająca się w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu doświadcza krótszego opóźnienia ścieżki, a różnicę tę można zmierzyć. Czujniki żyroskopowe do dronów

Gladiator G150Z High Performance Gyroscope

Trzy żyroskopy zamontowane pod kątem prostym względem siebie mogą wykrywać prędkość kątową we wszystkich trzech osiach – odchylenie, pochylenie i przechył. Te trójosiowe czujniki żyroskopowe mogą służyć do wykrywania, kiedy dron lub pojazd bezzałogowy obraca się w dowolnej płaszczyźnie, a informacje te mogą być wykorzystane do stabilizacji pojazdu w locie i kompensacji wpływu wiatru.

Żyroskopy sześcioosiowe zawierają trójosiowy akcelerometr, który pozwala systemowi mierzyć również wielkość przyspieszenia statycznego spowodowanego grawitacją i radzić sobie z bardziej złożonymi ruchami.

Żyroskopy, wraz z akcelerometrami i innymi czujnikami, takimi jak magnetometry, są wykorzystywane do tworzenia IMU (jednostek pomiaru bezwładnościowego), które łączą dane wyjściowe ze wszystkich tych czujników i dostarczają informacji, które mogą być wykorzystane do obliczenia orientacji i prędkości drona.

W wielu platformach bezzałogowych dane te są przetwarzane przez system odniesienia położenia i kierunku (AHRS), który oblicza w czasie rzeczywistym szacunkowe wartości przechyłu, pochylenia i kierunku lotu w celu sterowania lotem i stabilizacji.