في أنظمة الملاحة الحديثة، سواءً في الدبابات أو الغواصات أو الطائرات المسيّرة، يكثر الخلط بين أجهزة تحديد الشمال باستخدام وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي التي تعتمد على الجيروسكوب الليفي البصري. يعتمد كلا النظامين على تقنية الجيروسكوب الليفي البصري، إلا أنهما ليسا متطابقين. قد يؤدي سوء فهم هذا الاختلاف إلى دفع مبالغ زائدة مقابل ميزات غير ضرورية، أو ما هو أسوأ، إلى عدم تحديد مواصفات الحل بدقة كافية، مما يُعرّض المهمة للفشل. لذا، يُعدّ فهم هذا الاختلاف أساسيًا للمهندسين ومسؤولي المشتريات على حدٍ سواء.
لا، ليس جهاز تحديد الاتجاه الشمالي بتقنية الضباب (FOG) ونظام الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية الضباب (FOG INS) متماثلين. يوفر جهاز تحديد الاتجاه الشمالي اتجاهًا حقيقيًا باستخدام دوران الأرض، بينما يوفر نظام الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية الضباب (FOG INS) بيانات ملاحة كاملة - الموقع والسرعة والوضع - من خلال الجيروسكوبات ومقاييس التسارع وخوارزميات الملاحة.
يشترك الجهازان في الجيروسكوب الليفي البصري (FOG) كعنصر استشعار أساسي. مع ذلك، يختلف نطاق وظائفهما اختلافًا كبيرًا. أحدهما أداة متخصصة لتحديد الاتجاه ، والآخر نظام ملاحة متكامل . دعونا نستكشف أوجه التشابه والاختلاف بينهما.
جدول المحتويات
ما هو جهاز تحديد اتجاه الشمال FOG؟
جهاز تحديد الشمال بالألياف الضوئية ، المعروف أيضاً باسم بوصلة الجيروسكوب الليفية ، مصمم لتحديد اتجاه الشمال الحقيقي عن طريق قياس دوران الأرض باستخدام جيروسكوب ليفي. وتكمن ميزته الأكبر في مناعته ضد التداخل المغناطيسي ، مما يوفر مستوى من الموثوقية لا تضاهيه البوصلات المغناطيسية أو أنظمة تحديد الاتجاهات القائمة على نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS).
- المخرجات الرئيسية : الاتجاه الحقيقي (وأحيانًا الميل والدوران).
- نقاط القوة : دقة عالية، ومحاذاة سريعة، وأداء مستقر في البيئات التي تكون فيها الإشارات المغناطيسية أو إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) غير موثوقة.
- التطبيقات : محاذاة المدفعية، وتوجيه الرادار، وتوجيه الهوائيات، والمسح الجيوديسي.
باختصار، جهاز تحديد الاتجاه FOG هو مرجع موثوق به للاتجاه - صغير الحجم ودقيق ويمكن الاعتماد عليه في البيئات الصعبة.
ما هو نظام FOG INS؟
نظام الملاحة بالقصور الذاتي FOG هو حل ملاحة متكامل يجمع بين جيروسكوبات الألياف الضوئية ثلاثية المحاور ومقاييس التسارع ثلاثية المحاور وخوارزميات متطورة. وعلى عكس جهاز تحديد الشمال التقليدي، فإنه يقوم بأكثر من مجرد تحديد الاتجاه، إذ يحسب باستمرار الموقع والسرعة والوضع (PVA) في الوقت الفعلي.
- المخرجات الرئيسية : الموقع، السرعة، الاتجاه، الميل، والدوران.
- نقاط القوة : يعمل في الحركة الديناميكية، ويوفر ملاحة مستمرة بدون نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ويقاوم التشويش أو فقدان الإشارة.
- التطبيقات : الطائرات بدون طيار، والغواصات، ودبابات القتال، والمركبات الفضائية حيث يعتمد نجاح المهمة على الملاحة المستمرة.
باختصار، نظام الملاحة بالقصور الذاتي الضبابي (FOG INS) هو العمود الفقري الكامل للملاحة - قوي ومستقل ولا غنى عنه في البيئات التي لا تتوفر فيها إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
ما أوجه التشابه بينهما؟
على الرغم من أن جهاز تحديد الشمال الضبابي وجهاز الملاحة بالقصور الذاتي الضبابي يخدمان أغراضًا مختلفة، إلا أنهما يشتركان في العديد من نقاط القوة الأساسية التي تفسر سبب الثقة بهما في المهام الحرجة:
المكونات الأساسية المشتركة
يعتمد كلا النظامين على نفس أجهزة الاستشعار الأساسية - الجيروسكوبات الليفية البصرية لقياس السرعة الزاوية ومقاييس التسارع لقياس الحركة الخطية. ويكمن الاختلاف في كمية البيانات التي يعالجها كل منهما ويخرجها.
مناعة ضد الاضطرابات المغناطيسية
بخلاف البوصلات المغناطيسية أو أجهزة استشعار الاتجاه القائمة على مقياس المغناطيسية، فإن كلا النظامين لا يتأثران بالهياكل الفولاذية القريبة أو المجالات الكهرومغناطيسية أو الشذوذات المغناطيسية. وهذا ما يجعلهما موثوقين في بيئات مثل القواعد العسكرية أو السفن الحربية أو المناطق الحضرية المكتظة حيث تفشل البوصلات التقليدية.
التشغيل في بيئات محرومة من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
يوفر كلا الجهازين بيانات موثوقة للملاحة أو تحديد الاتجاه دون الاعتماد على إشارات خارجية. وهذا ما يجعلهما ضروريين في مناطق الحرب الإلكترونية ، والعمليات تحت الأرض ، أو المهام تحت الماء حيث لا يمكن لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الوصول.
تم اعتماده عسكرياً وصناعياً بشكل مثبت
سواءً تم تركيبها على الدبابات أو أنظمة المدفعية أو الغواصات أو معدات المسح ، فقد أثبتت أجهزة تحديد الشمال ووحدات الملاحة بالقصور الذاتي (INS) كفاءتها الميدانية في تقديم دقة ثابتة في ظل الظروف القاسية. تصميمها المتين وتوافقها مع MIL-STD-810 والمعايير المماثلة يجعلها مناسبة لدرجات الحرارة القصوى والصدمات والاهتزازات.
باختصار، كلا الجهازين القائمين على تقنية FOG مبنيان على نفس أساس الجيروسكوب الدقيق ويتفوقان في البيئات التي تفشل فيها طرق الملاحة الأخرى - ويكمن الاختلاف الرئيسي في مدى استفادتهما من هذا الأساس.
كيف يختلفان؟
على الرغم من أن كليهما مبني على تقنية الجيروسكوب الليفي البصري، إلا أن جهاز تحديد الشمال FOG وجهاز الملاحة بالقصور الذاتي FOG يختلفان اختلافًا كبيرًا في النطاق والتعقيد والإخراج.
| وجه | مكتشف الشمال الضبابي | ضباب |
|---|---|---|
| الغرض الأساسي | يتجه نحو الشمال الحقيقي | يوفر نظام ملاحة كامل (PVA) |
| أجهزة الاستشعار | 1-3 جيروسكوبات | 3 جيروسكوبات + 3 مقاييس تسارع |
| المخرجات | الاتجاه، وأحيانًا الميل/الدوران | الموقع، السرعة، الاتجاه، الميل، الدوران |
| التهيئة | يتطلب إعدادًا ثابتًا أو شبه ثابت | يعمل في الحركة الديناميكية |
| تعقيد | بسيط وسهل التشغيل | متقدم، ويتطلب خوارزميات وفلاتر |
| يكلف | أدنى | أعلى |
| التطبيقات | محاذاة المدفعية، وتوجيه الرادار، والمسح | الطائرات بدون طيار، والغواصات، والدبابات، والطائرات |
لماذا تُعدّ هذه الاختلافات مهمة؟
جهاز تحديد الشمال هو في الأساس بديل متخصص للبوصلة : أرخص وأسرع في الاستخدام، ومثالي عندما تحتاج فقط إلى بيانات الاتجاه.
على النقيض من ذلك، فإن نظام الملاحة الضبابية (FOG INS) هو نظام ملاحة كامل : فهو يتطلب المزيد من أجهزة الاستشعار وقوة المعالجة والمعايرة، ولكنه يقدم مخرجات أكثر ثراءً وهو لا غنى عنه للمهام طويلة المدى التي لا تعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
من الناحية المتعلقة بالمشتريات، فإن الاختيار الخاطئ قد يعني دفع عشرة أضعاف المبلغ مقابل ميزات لا تحتاجها - أو شراء جهاز لا يفي بمتطلبات المهمة.
الخلاصة: جهاز تحديد الشمال يتعلق بالتوجيه ، بينما نظام الملاحة بالقصور الذاتي يتعلق بالملاحة .
لماذا هذا الارتباك؟
التمييز بين جهاز الجيروسكوب الليفي البصري (FOG North Finder) ونظام البصري (FOG INS) واضحًا دائمًا للمهندسين أو المشترين أو حتى مُكاملِي الأنظمة. ولأن كلا الجهازين يعتمدان على الجيروسكوب الليفي البصري، ويتشاركان أحيانًا في بعض الوظائف، يخلط الكثيرون بينهما ويعتبرونهما نوعًا واحدًا من أجهزة الملاحة. فيما يلي الأسباب الرئيسية لهذا الالتباس:
الوظائف المتداخلة
- غالباً ما تتضمن وحدات نظام الملاحة بالقصور الذاتي وضع تحديد الشمال للمحاذاة.
- توفر بعض أجهزة تحديد الشمال معلومات عن الميل والدوران، مما يخلق وهم نظام الملاحة بالقصور الذاتي الكامل.
مصطلحات مشابهة
- تُستخدم مصطلحات مثل البوصلة الجيروسكوبية ، ومحدد الشمال ، ونظام الملاحة بالقصور الذاتي
- قد يفترض المشترون أنهم يشيرون إلى نفس فئة الجهاز.
التكامل الجزئي
- يتم أحيانًا دمج جهاز تحديد الشمال في نظام ملاحة أكبر.
- يظن المستخدمون خطأً أن هذه الوحدة هي نظام المعلومات البحرية بأكمله.
ضبابية التسويق
- قد يبالغ البائعون في وصف وظائف جهاز تحديد الشمال أو يبسطون قدرات نظام الملاحة بالقصور الذاتي.
- أحيانًا ما تسلط الكتيبات الفنية الضوء على العنوان أو الاتجاه فقط، مما يخفي النطاق الأوسع لنظام المعلومات الجغرافية.
افتراضات المستخدم
- بالنسبة للعديد من غير المتخصصين، فإن عبارة "أي شيء مزود بضباب" تبدو وكأنها نظام ملاحة كامل.
- في الحقيقة، يمكن أن يخدم نفس قلب الجيروسكوب أغراضًا مختلفة تمامًا.
أيهما يجب أن تختار؟
الاختيار بين نظام تحديد اتجاه الشمال FOG ونظام بالقصور الذاتي FOG INS كلياً على احتياجات منصتك. ولكل منهما مزايا واضحة في سيناريوهات محددة:
متى يكون جهاز تحديد اتجاه الشمال من FOG هو الخيار الأفضل
- محاذاة الاتجاه فقط : مثالي عندما تحتاج فقط إلى مرجع دقيق للشمال الحقيقي.
- الاستخدام الثابت أو شبه الثابت : يعمل بشكل أفضل في المسح، أو إعداد المدفعية، أو محاذاة الرادار.
- انخفاض التكلفة والبساطة : خيار أكثر اقتصادية عندما لا تكون الملاحة المستمرة مطلوبة.
متى يكون نظام FOG INS هو الحل الأمثل
- بيانات الملاحة الكاملة : توفر الموقع والسرعة والاتجاه بشكل مستمر.
- العمليات الديناميكية : ضرورية للطائرات بدون طيار والدبابات والغواصات أو المركبات الفضائية المتحركة.
- البيئات التي لا تتوفر فيها إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) : يحافظ على الملاحة الموثوقة حتى عندما تكون الإشارات مشوشة أو غير متوفرة.
أجهزة تحديد الاتجاه الشمالي من GUIDENAV: دقة موثوقة تصل إلى 0.03 درجة
FOG North Finder) FOG INS) في نفس أساس الجيروسكوب، لكنهما يؤديان أدوارًا مختلفة تمامًا؛ فالأول مرجع متخصص للاتجاه، بينما الثاني يمثل العمود الفقري للملاحة. ومن بين منتجات GuideNav، نظام الملاحة بالقصور الذاتي بالألياف الضوئية من سلسلة GFS20 كواحد من أكثر حلولنا مبيعًا، ويحظى بثقة عملاء في قطاعات الدفاع والفضاء والصناعة حول العالم.
ما يميز سلسلة أجهزة تحديد الاتجاه الشمالي من GuideNav FOG دقتها الرائدة في تحديد الاتجاه نحو الشمال، والتي تصل إلى 0.03 درجة ، بالإضافة إلى جيروسكوبات ألياف بصرية ثلاثية المحاور عالية الدقة، ومقاييس تسارع كوارتزية، ونظام GNSS متعدد الأقمار الصناعية. يضمن هذا التكامل المتقدم بيانات دقيقة للغاية عن الاتجاه والسرعة والموقع في البيئات البرية والجوية والبحرية، حتى في ظروف انقطاع إشارة GPS.
