जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली और फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप प्रौद्योगिकी

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अभूतपूर्व तकनीकी प्रगति के युग में, नेविगेशन प्रणालियाँ मूलभूत स्तंभों के रूप में उभरीं, जिन्होंने विशेष रूप से सटीकता-अत्यंत महत्वपूर्ण क्षेत्रों में अनेक विकासों को गति प्रदान की। प्रारंभिक खगोलीय नेविगेशन से लेकर परिष्कृत जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों (आईएनएस) तक की यात्रा, अन्वेषण और सटीक मापन के लिए मानवता के अटूट प्रयासों का प्रतीक है। यह विश्लेषण आईएनएस की जटिल कार्यप्रणाली का गहन अध्ययन करता है, जिसमें फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप (एफओजी) की अत्याधुनिक तकनीक और फाइबर लूप को बनाए रखने में ध्रुवीकरण की महत्वपूर्ण भूमिका का अन्वेषण किया गया है।

भाग 1: जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों (आईएनएस) को समझना:

इनर्शियल नेविगेशन सिस्टम (INS) स्वायत्त नेविगेशनल सहायक प्रणालियों के रूप में उत्कृष्ट हैं, जो बाहरी संकेतों से स्वतंत्र रूप से वाहन की स्थिति, दिशा और वेग की सटीक गणना करते हैं। ये प्रणालियाँ गति और घूर्णी संवेदकों को समन्वित करती हैं, और प्रारंभिक वेग, स्थिति और दिशा के लिए गणनात्मक मॉडलों के साथ सहजता से एकीकृत होती हैं।

एक आदर्श आईएनएस में तीन मुख्य घटक शामिल होते हैं:

• एक्सेलेरोमीटर: ये महत्वपूर्ण तत्व वाहन के रेखीय त्वरण को दर्ज करते हैं, जिससे गति को मापने योग्य डेटा में परिवर्तित किया जा सकता है।
· जाइरोस्कोप: कोणीय वेग निर्धारित करने के लिए अभिन्न, ये घटक सिस्टम के अभिविन्यास के लिए महत्वपूर्ण हैं।
• कंप्यूटर मॉड्यूल: आईएनएस का तंत्रिका केंद्र, जो वास्तविक समय में स्थिति संबंधी विश्लेषण प्रदान करने के लिए बहुआयामी डेटा को संसाधित करता है।

बाह्य व्यवधानों से अप्रभावित रहने की INS की क्षमता इसे रक्षा क्षेत्रों में अपरिहार्य बनाती है। हालाँकि, यह 'ड्रिफ्ट' (धीरे-धीरे सटीकता में गिरावट) से जूझती है, जिसके लिए त्रुटि निवारण हेतु सेंसर फ्यूजन जैसे परिष्कृत समाधानों की आवश्यकता होती है (चैटफील्ड, 1997)।

जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली घटकों की परस्पर क्रिया

भाग 2. फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप की परिचालन गतिशीलता:

फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप (एफओजी) प्रकाश के व्यतिकरण का लाभ उठाते हुए घूर्णी संवेदन के क्षेत्र में एक क्रांतिकारी युग की शुरुआत करते हैं। सटीकता को अपनी मूल विशेषता मानते हुए, एफओजी अंतरिक्ष यानों के स्थिरीकरण और नेविगेशन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।

एफओजी सैग्नाक प्रभाव पर काम करते हैं, जहां घूर्णनशील फाइबर कॉइल के भीतर विपरीत दिशाओं में यात्रा करने वाला प्रकाश, घूर्णीय दर में परिवर्तन के साथ सहसंबंधित एक चरण परिवर्तन प्रदर्शित करता है। यह सूक्ष्म तंत्र सटीक कोणीय वेग मापन में परिणत होता है।

आवश्यक घटकों में निम्नलिखित शामिल हैं:

· प्रकाश स्रोत: वह प्रारंभिक बिंदु, जो आमतौर पर एक लेजर होता है, सुसंगत प्रकाश यात्रा को शुरू करता है।
· फाइबर कॉइलकुंडलित प्रकाशीय मार्ग प्रकाश के प्रक्षेप पथ को लंबा कर देता है, जिससे सैग्नाक प्रभाव बढ़ जाता है।
· फोटोडिटेक्टर: यह घटक प्रकाश के जटिल व्यतिकरण पैटर्न को पहचानता है।

फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप परिचालन अनुक्रम

भाग 3: ध्रुवीकरण बनाए रखने वाले फाइबर लूपों का महत्व:

 

ध्रुवीकरण बनाए रखने वाले (पीएम) फाइबर लूप, जो एफओजी के लिए अत्यंत आवश्यक हैं, प्रकाश की एकसमान ध्रुवीकरण स्थिति सुनिश्चित करते हैं, जो व्यतिकरण पैटर्न की सटीकता का एक प्रमुख निर्धारक है। ध्रुवीकरण मोड फैलाव से निपटने वाले ये विशेष फाइबर, एफओजी की संवेदनशीलता और डेटा की प्रामाणिकता को बढ़ाते हैं (केर्सी, 1996)।

परिचालन संबंधी आवश्यकताओं, भौतिक विशेषताओं और प्रणालीगत सामंजस्य द्वारा निर्धारित पीएम फाइबर का चयन, समग्र प्रदर्शन मापदंडों को प्रभावित करता है।

भाग 4: अनुप्रयोग और अनुभवजन्य साक्ष्य:

एफओजी और आईएनएस विविध अनुप्रयोगों में अपनी प्रासंगिकता साबित करते हैं, मानवरहित हवाई अभियानों के संचालन से लेकर पर्यावरणीय अनिश्चितताओं के बीच सिनेमाई स्थिरता सुनिश्चित करने तक। उनकी विश्वसनीयता का प्रमाण नासा के मार्स रोवर्स में उनका उपयोग है, जो त्रुटिरहित बाह्य अंतरिक्षीय नेविगेशन को सुगम बनाता है (मैमोन, चेंग और मैथिस, 2007)।

बाजार के रुझान इन प्रौद्योगिकियों के लिए एक तेजी से बढ़ते हुए विशिष्ट क्षेत्र की भविष्यवाणी करते हैं, जिसमें अनुसंधान के तरीके सिस्टम लचीलापन, परिशुद्धता मैट्रिक्स और अनुकूलन क्षमता स्पेक्ट्रम को मजबूत करने के उद्देश्य से हैं (MarketsandMarkets, 2020)।

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संदर्भ:

  1. चैटफील्ड, एबी, 1997।उच्च परिशुद्धता जड़त्वीय नेविगेशन के मूल सिद्धांत।अंतरिक्ष विज्ञान और वैमानिकी में प्रगति, खंड 174. रेस्टन, वीए: अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ वैमानिकी और अंतरिक्ष विज्ञान।
  2. केर्सी, एडी, एट अल., 1996. "फाइबर ऑप्टिक जाइरोस: प्रौद्योगिकी उन्नति के 20 वर्ष," मेंआईईईई की कार्यवाही,84(12), पृ. 1830-1834.
  3. मैमोने, एम.डब्ल्यू., चेंग, वाई., और मैथिस, एल., 2007. "मंगल अन्वेषण रोवर्स पर दृश्य ओडोमेट्री - सटीक ड्राइविंग और विज्ञान इमेजिंग सुनिश्चित करने का एक उपकरण,"आईईईई रोबोटिक्स एंड ऑटोमेशन पत्रिका,14(2), पृ. 54-62.
  4. मार्केट्सएंडमार्केट्स, 2020. "ग्रेड, प्रौद्योगिकी, अनुप्रयोग, घटक और क्षेत्र के आधार पर जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली बाजार - 2025 तक वैश्विक पूर्वानुमान।"

 


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पोस्ट करने का समय: 18 अक्टूबर 2023