Ins | Inertial Navigation System

Sistem Navigasi Inersia (INS) - Bantuan Navigasi yg memakai Komputer, Sensor Gerak (Accelerometers) serta Sensor Rotasi (Gyroskop) untuk terus menghitung melalui perhitungan mati posisi, orientasi, serta berkecepatan (Arah serta Kecepatan Gerakan) yg bergerak ke objek tanpa perlu Referensi Eksternal.

Ini dipakai pada kendaraan menyerupai Kapal, Pesawat Terbang, Kapal Selam, Rudal, serta Pesawat Ruang Angkasa. Istilah lain yg dipakai merujuk pada Sistem Navigasi Inersia atau perangkat terkait dekat termasuk Sstem Inersia Bimbingan, Instrumen Inersia, Unit Pengukuran Inersia (IMU) serta banyak variasi lainnya.

Inertial Navigation System yg lebih bau tanah umumnya dipakai Platform Inersia sebagai titik pemasangan untuk kendaraan, serta istilah yg kasertag-kasertag dianggap identik.

DEFINISI - INS

Jelas serta Universal istilah "Inertial Navigation System (INS)" dipakai sebagai Deskripsi Selimut untuk banyak sekali macam Sensor Navigasi serta sistem desain yg berbeda; serta di sisi lain, itu pun dipakai untuk menggambarkan versi tertentu dari Sensor serta Sistem.

Istilah umum yg dipakai sehari-hari serta bergantian oleh pilot.

INERTIAL NAVIGATION

Bentuk "Dead-Reckoning" yg mengandalkan Accelerometers serta Gyroskop untuk mendeteksi Percepatan serta Kecepatan masing-masing sepanjang 3 sumbu tegak lurus.

Sebuah 2 atau 3 posisi dimensi asumsi sanggup terus ditentukan dalam kaitannya dengan dikenal titik awal, berkecepatan serta orientasi. pun istilah yg dipakai untuk merujuk pada seluruh subjek: teori, desain, teknologi, serta aplikasi.

DEAD RECKONING

Jenis navigasi dari titik awal dikenal serta kemudian dengan memakai gosip vektor (arah serta berkecepatan) terhadap jam, asumsi posisi ketika ini sanggup dibuat. Sebuah INS akan menghitung posisi mati-perhitungan yg berkelanjutan. akurasi posisi tergantung pada keakuratan gosip vektor serta waktu semenjak "dikenal" posisi terakhir.

INERTIAL PLATFORM

Mengacu baik untuk platform self-referensi gyro-stabil di mana accelerometers sudah terpasang, atau mengacu pada pesawat, atau posisi pesawat netral (pitch, roll serta yaw sumbu), yg sistem navigasi inersia tali-down terpasang dengan.

INERTIAL REFERENCE SYSTEM (IRS)

Mengacu pada unit solid-state dari tiga cincin Laser Gyros mendeteksi percepatan dalam 3 dimensi; mereka pun mungkin mengandung accelerometers kuarsa.

INERTIAL REFERENCE UNIT (IRU)

Mengacu pada komputer yg mengintegrasikan IRS output serta menunjukkan output pola inersia yg dipakai oleh sistem navigasi serta kontrol penerbangan, termasuk Sistem Manajemen Penerbangan.

GYROSCOPE / GYRO

Secara tradisional disebut Gyros berputar mekanik diatur dalam gimbal serta frame memungkinkan platform untuk distabilkan dalam ruang terlepas dari gerakan pesawat. Saat ini istilah Gyro mengacu pada Solid-State Cincin Laser Gyro (RLG), yg terutama dipakai dalam INS pesawat modern.

Beberapa jenis lain dari Gyro, seperti:
  - Hemispherical beresonansi Gyros (Wine Glass Gyros),
     Menggunakan Cekung Resonator Kuarsa yg Gelombang Harmonik berdiri
     dirotasi terukur.
  - Tuning Fork Gyros
     Menggunakan digerakkan oleh tenaga listrik garpu tala kuarsa pada chip silikon;
     Gerakan akan memutar garpu serta ini perubahan kapasitansi antara tines sebanding
     dengan gerakan angular, yg sanggup diukur.
  - MEMS (MicroElectricalMechanical) Gyro.
  - Vibrating Wheel Gyro.
  - Silinder Vibratory Gyro.
  - Piezoelectric Gyro.

INERTIAL NAVIGATION SYSTEM

Tradisional (1960-an serta 70-an) disebut Sstem Navigasi berdikari memanfaatkan Platform Gyro-Stabil untuk Perhitungan-Mati serta dengan antarmuka memungkinkan sejumlah titik arah yg akan dimasukkan serta Informasi Navigasi dasar yg akan ditampilkan. Kemudian (1980) sistem yg sama tetapi dengan kemampuan aksesori dari Data Inersia untuk sistem pesawat lain menyerupai Flight Director serta Autopilot.

Saat ini dipakai untuk menggambarkan sebuah Inertial Platform, Sistem Inertial Reference (IRS) serta Satuan Referensi Inertial (IRU); serta sering dipakai untuk menggambarkan ketiga unit ini (sebagai salah satu sistem) biasanya dipasang pada pesawat tunggal.

INS POSITION

Mengacu pada garis lintang serta bujur, serta ketinggian, diberi makan dari IRU ke sistem lain untuk referensi, atau sebagai operator untuk ditampilkan oleh pilot pada Instrumen Elektronik Sistem Penerbangan (EFIS).

Banyak istilah dipertukarkan lainnya dipakai seperti:
  -  Inertial Bimbingan Sistem,
  -  Data Air Inertial Unit Referensi
  -  Inertial Measurement Unit.

Yang semuanya sanggup dipakai ketika mengacu pada Inertial Navigation System

Terlepas dari teknologi yg dipakai serta konfigurasi komponen individu, Sistem Navigasi Inertial (INS) mengacu pada Inertial Platform, Sistem Referensi serta terkait Output Inertial.
Untuk menunjukkan terus menerus Posisi Mati-Hisab,

Ketinggian serta Kecepatan dengan FMS, dimana data ketimbang dengan masukan dari sistem lain, menyerupai Sistem Navigasi berbasis Ruang berbasis darat serta Data Navigasi lainnya dipakai untuk memperbarui Data Inertial Navigation System.

[  Inertial Navigation System - Alignment

[  An Introduction to Inertial Navigation - Oliver J. Woodman
[  Basic Principles of Inertial Navigation - Tampere University
[  Compass And Inertial Navigation Systems
[  IG-500N Inertial Navigation System
[  Inertial Navigation Systems - Prof. Frank van Graas
[  Inertial Navigation Systems and Applications
[  An Introduction to Inertial Navigation
[  Tutorial on Inertial Navigation System - NASA

[  Aviation Electronic Knowledge

Inertial Navigation Systems - Alignment

Inertial Navigation System (INS) - Membutuhkan proses Inisialisasi yg tetapkan hubungan antara pesawat "Frame" (Sumbu Referensi) serta Referensi Geografis (Posisi serta Orientasi). Proses ini disebut Keselarasan (Alignment). Saat Keselarasan membutuhkan pesawat untuk tetap membisu untuk jangka waktu untuk menginisialisasinya sepenuhnya.

Keselarasan (Alignment)

Bervariasi tergantung pada teknologi yg dipakai serta akurasi yg diharapkan dari INS. Keselarasan akan membutuhkan Input Data tertentu dari sistem lain atau masukan manual. Beberapa jenis INS sanggup menyelaraskan sementara "Dalam Gerakan" dengan pemberian GPS, namun performa kemudian biasanya berkurang atau terdegradasi, tetapi masih sanggup menawarkan Referensi perilaku yg bermanfaat.

Keselarasan Akurat penting jikalau INS satu-satunya alat Navigasi untuk waktu yg usang tanpa update posisi eksternal yg tersedia. Keselarasan sanggup dicapai terlepas dari data eksternal. Dikenal sebagai Self-Alignment. Atau, proses penyelarasan sanggup dipercepat dengan data yg diberikan dari GPS atau sistem lainnya, serta bahkan Entri Manual.

Vertical
Percepatan Gravitasi selalu tegak lurus terhadap permukaan bumi serta menawarkan Referensi vertikal, menawarkan "Output of Attitude".

Position
INS sanggup mendeteksi Latitude selama Keselarasan, namun membutuhkan serta masukan Bujur Akurat. Sistem memori akan berisi posisi INS terakhir, serta pesawat belum dipindahkan.

Posisi ini sanggup dipakai untuk mempercepat keselarasan.  Setelah Referensi Vertikal dicapai, serta pesawat tetap diam, hanya gerakan untuk dideteksi ialah Rotasi Bumi (sekitar 15 derajat per jam). Jika judul diketahui, maka berkecepatan terdeteksi oleh INS akan memilih Latitude lokal.

True North
Jika Latitude ini dikenal kemudian dengan mendeteksi Rotasi Bumi sistem ini bisa menyelaraskan dengan True North. keselarasan ini posisi serta orientasi ialah proses berulang, setiap mengandalkan kemajuan yg lain.

Technology

Desain yg berbeda dari INS, masing-masing dengan karakteristik performa yg berbeda, ada dua kategori utama yg dipakai dalam pesawat

Stabilised Platform INS
Tiga Accelerometers yg dipasang pada platform serta berorientasi Utara / Selatan, Timur / Barat, serta Atas / Bawah. Platform ini didorong oleh Gyros (dua atau tiga) untuk menjaga keselarasan dengan sumbu. Terlepas dari setiap gerakan pesawat. Feed Analog sanggup diambil pribadi dari Accelerometers serta Gyros yg dalam Proporsi pribadi dengan Akselerasi, serta perubahan berkecepatan serta arah.

Platform yg distabilisasi mempunyai beberapa kelemahan. Masalah desain ialah "Gimbal Lock". Gyros biasanya dipasang di tiga gimbal pada bantalan; Memungkinkan pesawat (Gimbal) Memutar sekitar Gyros tanpa platform bergerak.

Ketika dua dari tiga gimbal menyelaraskan, serta efektif beroperasi di sekitar sumbu yg sama, mereka sanggup menso terkunci bantu-membantu serta akan pribadi dipengaruhi oleh gerakan di sekitar sumbu ketiga yg tersisa.

Solusinya ialah untuk mempersulit sistem lebih lanjut dengan menambahkan gimbal bermotor keempat, yg terus didorong untuk menghindari keselarasan dengan tiga lainnya.

Karena perakitan mekanis serta banyak bab yg bergerak, Platform stabil yg mengakibatkan INS menderita serta keausan, serta goresan mengakibatkan output untuk "Melayg" dari waktu ke waktu. Kompensasi Drift dibutuhkan ganjal kompleks & pelumas khusus. Pemeliharaan Platform Stabil INS - Kompleks, Mahal serta Memakan waktu.

Strap-Down INS
Cincin Laser Gyros serta Acelerometers menempel kaku, atau "Diikat", ke frame pesawat yaitu sebagai pergerakan pesawat, begitu pula platform INS - persis. Tiga Giroskop akan mencicipi tingkat Roll, Pitch, serta Yaw; serta tiga Accelerometers mendeteksi percepatan bersama setiap sumbu pesawat.

Ini mengintegrasikan untuk mendapat orientasi, maka secara matematis menghitung percepatan utara / selatan, timur / barat serta atas / bawah, sebagai sistem Gimball.

Dengan beberapa bab yg bergerak Sistem Strap-Down lebih gampang untuk mempertahankan serta lebih handal dari waktu ke waktu.

Mereka memang membutuhkan Giroskop yg lebih akurat serta daya komputasi yg lebih besar. Namun, kegunaan dari mengurangi biaya, ukuran, berat serta kehandalan menciptakan sistem ini pilihan yg lebih disukai dari INS untuk pesawat.

Inputs to an INS

INS intinya Sistem Navigasi "Mandiri", Tampil makin elok dikala disokong dengan beberapa masukan data menyerupai :
  -  Initial Position - Memberikan posisi terakhir ini bisa membawa beberapa kesalahan.
  -  GPS Position - Mengkoreksi kesalahan posisi dari INS.
  -  Barometric Altitude - Membantu menstabilkan berkecepatan vertikal serta ketinggian inersia.
  -  True Air Speed (TAS) - Memungkinkan untuk perhitungan Angin Kecepatan serta Arah.

Inertial Outputs

Percepatan Data Baku di pesawat, merupakan Output Inertial diberikan ke avionik pesawat lainnya serta termasuk sistem nya, tetapi tidak terbatas pada:
  -  Pitch and Roll
  -  True and Magnetic Heading
  -  True Air Speed (TAS) and Ground Speed (G/S)
  -  Latitude, Longitude and (inertial) Altitude
  -  Wind Speed and Direction, and Drift Angle
  -  Pitch, Roll and Yaw
  -  Vertical Speed and Rate

[  An Introduction to Inertial Navigation - Oliver J. Woodman
[  Basic Principles of Inertial Navigation
[  Inertial Attitude and Position Reference System

[  Inertial Navigation Systems
[  Inertial Reference Frames
[  Inertial Reference System (IRS) - GulfStream

[  Aviation Electronic Knowledge  ]