Ein Ringlasergyroskop (RLG) ist ein Gyroskoptyp, der in Trägheitsnavigationssystemen (INS) zur hochpräzisen und stabilen Messung der Winkelgeschwindigkeit eingesetzt wird. Im Gegensatz zu mechanischen Gyroskopen arbeitet ein RLG mit Laserinterferenz anstelle von beweglichen Teilen, wodurch es äußerst zuverlässig, langlebig und unempfindlich gegenüber äußeren Störungen ist.
Wie funktioniert ein RLG in INS?
Laserstrahlerzeugung – Zwei Laserstrahlen bewegen sich in entgegengesetzte Richtungen innerhalb eines geschlossenen, dreieckigen oder quadratischen optischen Resonators.
Sagnac-Effekt – Bei Rotation des Systems ändert sich die effektive Weglänge der Laserstrahlen, was aufgrund des Sagnac-Effekts Phasenverschiebung .
Interferenzmustermessung – Die Phasenverschiebung zwischen den beiden Laserstrahlen erzeugt ein Interferenzmuster , das erfasst und in Winkelgeschwindigkeitsdaten .
INS-Integration – Die gemessene Winkelgeschwindigkeit wird über die Zeit integriert, um Orientierung und Position in GPS-freien Umgebungen .
Anwendungen von RLG in INS
✔ Luft- und Raumfahrt – Wird in Flugzeugnavigationssystemen zur präzisen Lageregelung und Flugstabilität .
✔ See- und U-Boot-Navigation – Unerlässlich für U-Boote und Marineschiffe, die ohne GNSS operieren.
✔ Militär & Verteidigung – Einsatz in Raketenlenksystemen, Panzern und Kriegsschiffen, wo eine robuste und präzise Navigation erforderlich ist.
✔ Raumfahrzeuge & Satelliten – Gewährleistet eine genaue Positionierung und Lageregelung bei Missionen im tiefen Weltraum .
Vorteile von RLG in INS
✔ Hohe Präzision und Stabilität – Bietet außergewöhnliche Genauigkeit bei minimaler Drift im Laufe der Zeit.
✔ Keine beweglichen Teile – Im Gegensatz zu mechanischen Gyroskopen sind RLGs verschleißfrei und äußerst langlebig .
✔ Unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen – Weniger anfällig für Vibrationen, Stöße und Temperaturschwankungen als herkömmliche Gyroskope.
Herausforderungen von RLG in INS
✔ Lock-In-Effekt – Bei sehr niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten können sich Laserstrahlen synchronisieren, was zu Messfehlern führt (die durch Dithering-Techniken gemildert werden).
✔ Höhere Kosten – RLG-Systeme sind im Vergleich zu MEMS-Gyroskopen teurer
✔ Komplexe Elektronik – Erfordert präzise optische Ausrichtung und Signalverarbeitung für genaue Ergebnisse.
