इनर्शियल नेविगेशन क्या है?
जड़त्वीय नौवहन के मूल सिद्धांत
जड़त्वीय नौवहन के मूलभूत सिद्धांत अन्य नौवहन विधियों के समान हैं। यह प्रारंभिक स्थिति, प्रारंभिक अभिविन्यास, प्रत्येक क्षण गति की दिशा और अभिविन्यास सहित महत्वपूर्ण जानकारी प्राप्त करने और इन आंकड़ों को क्रमिक रूप से एकीकृत करने (गणितीय एकीकरण संक्रियाओं के अनुरूप) पर निर्भर करता है ताकि अभिविन्यास और स्थिति जैसे नौवहन मापदंडों को सटीक रूप से निर्धारित किया जा सके।
जड़त्वीय नौवहन में सेंसरों की भूमिका
किसी गतिशील वस्तु की वर्तमान दिशा (अभिविन्यास) और स्थिति की जानकारी प्राप्त करने के लिए, जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियाँ कई महत्वपूर्ण सेंसरों का उपयोग करती हैं, जिनमें मुख्य रूप से त्वरणमापी और जाइरोस्कोप शामिल होते हैं। ये सेंसर एक जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में वस्तु के कोणीय वेग और त्वरण को मापते हैं। फिर समय के साथ डेटा को एकीकृत और संसाधित किया जाता है ताकि वेग और सापेक्ष स्थिति की जानकारी प्राप्त की जा सके। इसके बाद, इस जानकारी को प्रारंभिक स्थिति डेटा के साथ नेविगेशन समन्वय प्रणाली में रूपांतरित किया जाता है, जिससे वस्तु के वर्तमान स्थान का निर्धारण होता है।
जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों के संचालन सिद्धांत
जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियाँ स्व-निहित, आंतरिक बंद-लूप नेविगेशन प्रणालियों के रूप में कार्य करती हैं। वाहक की गति के दौरान त्रुटियों को ठीक करने के लिए ये वास्तविक समय में बाहरी डेटा अपडेट पर निर्भर नहीं करती हैं। इस प्रकार, एक एकल जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली अल्पावधि नेविगेशन कार्यों के लिए उपयुक्त है। दीर्घावधि संचालन के लिए, संचित आंतरिक त्रुटियों को समय-समय पर ठीक करने के लिए इसे उपग्रह-आधारित नेविगेशन प्रणालियों जैसी अन्य नेविगेशन विधियों के साथ संयोजित किया जाना आवश्यक है।
जड़त्वीय नेविगेशन की गुप्तता
खगोलीय नेविगेशन, उपग्रह नेविगेशन और रेडियो नेविगेशन सहित आधुनिक नेविगेशन तकनीकों में, जड़त्वीय नेविगेशन अपनी स्वायत्तता के लिए जाना जाता है। यह न तो बाहरी वातावरण में संकेत उत्सर्जित करता है और न ही खगोलीय पिंडों या बाहरी संकेतों पर निर्भर करता है। परिणामस्वरूप, जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियाँ उच्चतम स्तर की गोपनीयता प्रदान करती हैं, जिससे वे उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बन जाती हैं जिनमें अत्यधिक गोपनीयता की आवश्यकता होती है।
जड़त्वीय नौवहन की आधिकारिक परिभाषा
इनर्शियल नेविगेशन सिस्टम (INS) एक नेविगेशन पैरामीटर अनुमान प्रणाली है जो सेंसर के रूप में जाइरोस्कोप और एक्सेलेरोमीटर का उपयोग करती है। यह प्रणाली जाइरोस्कोप के आउटपुट के आधार पर एक नेविगेशन समन्वय प्रणाली स्थापित करती है, जबकि एक्सेलेरोमीटर के आउटपुट का उपयोग करके नेविगेशन समन्वय प्रणाली में वाहक के वेग और स्थिति की गणना करती है।
जड़त्वीय नौवहन के अनुप्रयोग
जड़त्वीय प्रौद्योगिकी ने अंतरिक्ष, विमानन, समुद्री परिवहन, पेट्रोलियम अन्वेषण, भूमापन, समुद्र विज्ञान सर्वेक्षण, भूवैज्ञानिक ड्रिलिंग, रोबोटिक्स और रेलवे प्रणालियों सहित विविध क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग पाए हैं। उन्नत जड़त्वीय सेंसरों के आगमन के साथ, इस प्रौद्योगिकी ने ऑटोमोटिव उद्योग और चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों सहित अन्य क्षेत्रों में भी अपनी उपयोगिता का विस्तार किया है। अनुप्रयोगों का यह बढ़ता दायरा अनेक अनुप्रयोगों के लिए उच्च परिशुद्धता नेविगेशन और स्थिति निर्धारण क्षमता प्रदान करने में जड़त्वीय नेविगेशन की महत्वपूर्ण भूमिका को रेखांकित करता है।
जड़त्वीय मार्गदर्शन का मूल घटक:फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप
फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप का परिचय
जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियाँ अपने मूल घटकों की सटीकता और परिशुद्धता पर अत्यधिक निर्भर करती हैं। फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप (एफओजी) एक ऐसा घटक है जिसने इन प्रणालियों की क्षमताओं को काफी हद तक बढ़ाया है। एफओजी एक महत्वपूर्ण सेंसर है जो वाहक के कोणीय वेग को उल्लेखनीय सटीकता के साथ मापने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप संचालन
एफओजी सैग्नैक प्रभाव के सिद्धांत पर काम करते हैं, जिसमें लेजर बीम को दो अलग-अलग रास्तों में विभाजित किया जाता है, जिससे यह कुंडलित फाइबर ऑप्टिक लूप के साथ विपरीत दिशाओं में यात्रा कर सके। जब एफओजी में अंतर्निहित वाहक घूमता है, तो दोनों बीमों के बीच यात्रा समय का अंतर वाहक के घूर्णन के कोणीय वेग के समानुपाती होता है। इस समय विलंब को सैग्नैक चरण विस्थापन के रूप में जाना जाता है, जिसे सटीक रूप से मापा जाता है, जिससे एफओजी वाहक के घूर्णन के संबंध में सटीक डेटा प्रदान कर सकता है।
फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप का सिद्धांत एक फोटोडिटेक्टर से प्रकाश की किरण उत्सर्जित करने पर आधारित है। यह प्रकाश किरण एक कपलर से होकर गुजरती है, एक सिरे से प्रवेश करती है और दूसरे सिरे से बाहर निकलती है। इसके बाद यह एक ऑप्टिकल लूप से होकर गुजरती है। अलग-अलग दिशाओं से आने वाली प्रकाश की दो किरणें लूप में प्रवेश करती हैं और चक्कर लगाने के बाद एक सुसंगत सुपरपोज़िशन पूरा करती हैं। लौटता हुआ प्रकाश एक लाइट-एमिटिंग डायोड (एलईडी) में पुनः प्रवेश करता है, जिसका उपयोग इसकी तीव्रता का पता लगाने के लिए किया जाता है। हालांकि फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप का सिद्धांत सरल प्रतीत हो सकता है, लेकिन सबसे बड़ी चुनौती दो प्रकाश किरणों की ऑप्टिकल पथ लंबाई को प्रभावित करने वाले कारकों को दूर करने में निहित है। यह फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप के विकास में आने वाली सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक है।
1: सुपरल्यूमिनेसेंट डायोड 2: फोटोडिटेक्टर डायोड
3. प्रकाश स्रोत युगलर 4.फाइबर रिंग कपलर 5. ऑप्टिकल फाइबर रिंग
फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप के लाभ
FOG कई ऐसे फायदे प्रदान करते हैं जो उन्हें जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों में अमूल्य बनाते हैं। वे अपनी असाधारण सटीकता, विश्वसनीयता और टिकाऊपन के लिए प्रसिद्ध हैं। यांत्रिक जाइरो के विपरीत, FOG में कोई गतिशील भाग नहीं होते हैं, जिससे टूट-फूट का खतरा कम हो जाता है। इसके अलावा, वे झटके और कंपन के प्रति प्रतिरोधी होते हैं, जो उन्हें एयरोस्पेस और रक्षा अनुप्रयोगों जैसे चुनौतीपूर्ण वातावरण के लिए आदर्श बनाते हैं।
इनर्टियल नेविगेशन में फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप का एकीकरण
उच्च परिशुद्धता और विश्वसनीयता के कारण इनर्शियल नेविगेशन सिस्टम में FOGs का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है। ये जाइरोस्कोप दिशा और स्थिति के सटीक निर्धारण के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण कोणीय वेग माप प्रदान करते हैं। मौजूदा इनर्शियल नेविगेशन सिस्टम में FOGs को एकीकृत करके, ऑपरेटर बेहतर नेविगेशन सटीकता का लाभ उठा सकते हैं, विशेष रूप से उन स्थितियों में जहां अत्यधिक परिशुद्धता आवश्यक होती है।
जड़त्वीय नेविगेशन में फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप के अनुप्रयोग
एफओजी (FOG) के समावेश ने विभिन्न क्षेत्रों में जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों के अनुप्रयोगों का विस्तार किया है। एयरोस्पेस और विमानन में, एफओजी से लैस प्रणालियाँ विमानों, ड्रोनों और अंतरिक्ष यानों के लिए सटीक नेविगेशन समाधान प्रदान करती हैं। इनका व्यापक उपयोग समुद्री नेविगेशन, भूवैज्ञानिक सर्वेक्षणों और उन्नत रोबोटिक्स में भी होता है, जिससे ये प्रणालियाँ बेहतर प्रदर्शन और विश्वसनीयता के साथ काम कर पाती हैं।
फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप के विभिन्न संरचनात्मक प्रकार
फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप विभिन्न संरचनात्मक विन्यासों में आते हैं, जिनमें से वर्तमान में इंजीनियरिंग के क्षेत्र में सबसे अधिक प्रचलित है।बंद-लूप ध्रुवीकरण-बनाए रखने वाला फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोपइस जाइरोस्कोप के केंद्र में हैध्रुवीकरण-बनाए रखने वाला फाइबर लूपइसमें ध्रुवीकरण बनाए रखने वाले रेशे और एक सटीक रूप से डिज़ाइन किया गया ढांचा शामिल है। इस लूप के निर्माण में एक चौगुनी सममित घुमाव विधि का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक विशिष्ट सीलिंग जेल का उपयोग करके एक ठोस अवस्था फाइबर लूप कॉइल बनाया जाता है।
प्रमुख विशेषताएंध्रुवीकरण-बनाए रखने वाला फाइबर ऑप्टिक जीyro कॉइल
▶अद्वितीय फ्रेमवर्क डिज़ाइन:जाइरोस्कोप लूप में एक विशिष्ट ढांचागत डिजाइन होता है जो विभिन्न प्रकार के ध्रुवीकरण-बनाए रखने वाले तंतुओं को आसानी से समायोजित कर लेता है।
▶ चौगुनी सममित वाइंडिंग तकनीक:चार गुना सममित वाइंडिंग तकनीक शूपे प्रभाव को कम करती है, जिससे सटीक और विश्वसनीय माप सुनिश्चित होते हैं।
▶उन्नत सीलिंग जेल सामग्री:उन्नत सीलिंग जेल सामग्रियों का उपयोग, एक अद्वितीय उपचार तकनीक के साथ मिलकर, कंपन के प्रति प्रतिरोध को बढ़ाता है, जिससे ये जाइरोस्कोप लूप चुनौतीपूर्ण वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बन जाते हैं।
▶उच्च तापमान पर सुसंगतता स्थिरता:जाइरोस्कोप लूप उच्च तापमान सुसंगतता स्थिरता प्रदर्शित करते हैं, जिससे विभिन्न तापीय स्थितियों में भी सटीकता सुनिश्चित होती है।
▶सरलीकृत हल्का ढांचा:जाइरोस्कोप लूप को एक सरल लेकिन हल्के ढांचे के साथ इंजीनियर किया गया है, जो उच्च प्रसंस्करण सटीकता की गारंटी देता है।
▶ सुसंगत वाइंडिंग प्रक्रिया:वाइंडिंग प्रक्रिया स्थिर बनी रहती है, और विभिन्न परिशुद्धता फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप की आवश्यकताओं के अनुरूप ढल जाती है।
संदर्भ
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