في الملاحة بالقصور الذاتي، الهوائي عادةً إلى الجهاز الذي يستقبل الإشارات من أنظمة تحديد المواقع الخارجية، والأكثر شيوعًا أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية (GNSS) ، مثل GPS أو GLONASS أو Galileo أو BeiDou. يعد الهوائي أمرًا بالغ الأهمية لتوفير معلومات الموقع المطلقة (خطوط الطول والعرض والارتفاع) والمساعدة في تهيئة وتصحيح نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS).
دور الهوائي في الملاحة بالقصور الذاتي:
استقبال إشارة GNSS:
- يتلقى الهوائي إشارات من أقمار GNSS التي تبث بيانات الموقف والوقت. يسمح ذلك لـ INS بتحديد الموضع المطلق وسرعة النظام ، والتي يمكن استخدامها لتصحيح أو معايرة المستشعرات بالقصور الذاتي (مقاييس التسارع والجيروسكوب) مع مرور الوقت .
تحديد المواقع والملاحة:
- تساعد بيانات GNSS التي يوفرها الهوائي على إنشاء موضع الجهاز في الفضاء. تعتبر هذه المعلومات مهمة بشكل خاص لتحديد الموضع الأولي ولإجراء التصحيحات على تقديرات نظام الملاحة بالقصور الذاتي للموضع والسرعة بمرور الوقت ، وخاصة في غياب الأنظمة المرجعية الأخرى.
الانصهار مع أجهزة استشعار بالقصور الذاتي:
- دمج المستشعر النموذجي ، يتم دمج البيانات من هوائي GNSS وأجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي (IMU) باستخدام خوارزميات مثل ترشيح Kalman لتوفير معلومات دقيقة ومستمرة. توفر المستشعرات بالقصور الذاتي دقة قصيرة الأجل ، في حين أن بيانات GNSS تصحح الانجراف على المدى الطويل.
دور في التهيئة:
- ، يوفر هوائي GNSS بيانات حيوية للمحاذاة الأولية ومعايرة النظام ، وخاصة بالنسبة للموضع الأولي والعنصر.
مساعدة في الدقة:
- في حالة المضادات المزدوجة أو الهوائيات المتعددة ، يمكن استخدام الموضع النسبي بين الهوائيات لحساب العنوان والفة والملعب . هذا أمر شائع في تطبيقات مثل Marine و Aerospace و Land Moster Mavigation ، حيث يلزم العنوان الدقيق والموقف.
على سبيل المثال:
- أنظمة Antenna الفردية على بيانات GNSS وحدها لتحديث الموقف ، بينما
- أنظمة Antenna المزدوجة هوائيات يوضعان على مسافة ثابتة على حدة لحساب العنوان ، والذي يتم استخدامه بعد ذلك لتصحيح INS.
تأثير العوامل البيئية:
- يمكن أن يتأثر أداء الهوائي بعوامل بيئية مثل انسداد الإشارة ، أو تداخل متعدد (الإشارات المنعكسة) ، أو الظروف الجوية ، والتي قد تؤثر على جودة وموثوقية بيانات GNSS. هذا يمثل مشكلة خاصة في الأخاديد الحضرية أو الغابات الكثيفة ، حيث قد يتم حظر أو انعكاس الإشارات.
أنواع الهوائيات في التنقل بالقصور الذاتي:
- هوائيات التصحيح:
- هذه الهوائيات الصغيرة المسطحة تستخدم غالبًا في مستقبلات GNSS للتطبيقات التي تتطلب تصميمات منخفضة. يمكن استخدامها في كل من تكوينات المضاد الفردي والثنائي.
- هوائيات حلزونية:
- يستخدم للتطبيقات التي يحتاج فيها الهوائي إلى توفير استقبال أفضل للإشارة في اتجاه معين (على سبيل المثال ، الطائرات ، الأوعية البحرية ).
- أنظمة المضاد المزدوجة:
- في التطبيقات التي يجب تحديد العنوان والموقف يتم استخدام أنظمة المضاد المزدوج تقيس هذه الأنظمة الموضع النسبي بين الهوائيات لحساب العنوان (اتجاه السفر) ، والذي يمكن دمجه بعد ذلك مع قياسات بالقصور الذاتي.
- هوائيات microstrip و L1/L2:
- يمكن أن تعمل هذه الهوائيات على نطاقات GNSS محددة (على سبيل المثال ، L1 لـ GPS) وقد توفر دقة ومقاومة لتداخل الإشارة.
خاتمة:
في التنقل بالقصور الذاتي ، يعد الهوائي مكونًا حيويًا لتوفير بيانات الموضع المطلقة من خلال إشارات GNSS ، مما يساعد على تصحيح الأخطاء المتراكمة (الانجراف) في وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) . من خلال الجمع بين البيانات من الهوائي مع القياسات من IMU ، يمكن للنظام تحقيق دقة وموثوقية مدى فترات أطول وفي البيئات التي ستشهد فيها أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي وحدها الانجراف.
