간섭계 광섬유 자이로스코프(IFOG)를 이용한 정밀 항법
Coherent IFOG 코일은 항공기, 우주선, 잠수함, 심지어 시추 시스템을 유도하고, 중장비 플랫폼, 대형 안테나 및 기타 구조물을 안정시키며, 언젠가는 자율 주행차에도 사용될 수 있습니다.
2022년 8월 1일, Coherent
거의 100년 전에 무인 항공기가 처음 개발되었을 때, 설계자들은 아주 기본적인 문제에 직면했습니다. 모든 것을 모니터링하는 인간 조종사 없이 항공기가 위치와 방향(궤적)을 어떻게 알 수 있을까요? 이 문제를 해결하기 위해, 그들은 현재 관성 유도 시스템(또는 관성 항법 시스템)이라고 부르는 장치를 개발했습니다.
관성 유도 시스템(IGS)은 항공기의 현재 방향을 결정하고 출발점에서 얼마나 멀리 이동했는지 계산하기 위해 설계되었습니다. 항공기가 움직이는 동안 시스템은 각속도와 선형 가속도를 지속적으로 측정하여 이 기능을 수행합니다. 이를 “추측 항법”이라고 합니다. 추측 항법의 핵심은 외부 참조가 필요 없다는 것입니다. 다시 말해, 위치를 파악하기 위해 자기 나침반을 읽거나, 별을 보거나, 태양, 지평선 또는 그 밖의 다른 것의 위치를 알 필요가 없다는 것입니다. 이러한 특징은 인간 조종사 없이 항해하도록 의도된 모든 항공기를 유도하는 데 필수적입니다.
외부 참조가 필요 없게 되면 IGS를 감지하거나 해킹하거나 방해하기 어렵게 만듭니다. 결과적으로 군사 및 상업적 응용 분야에서 모두 유용합니다. GPS는 현재 위치를 알 수 있는 신뢰할 수 있는 방법을 제공하지만 GPS 시스템이 작동하려면 최소 4개의 위성에서 신호를 읽어야 합니다. 터널, 고층 건물로 둘러싸인 곳, 우주 및 수중에서는 어려울 수 있습니다. 또한 IGS는 여전히 차량(특히 항공기)을 적극적으로 안정화하는 가장 좋은 방법을 제공하며, 망원경 배열이나 하늘을 추적하는 안테나와 같은 고정 구조물도 안정화할 수 있습니다.
보다 나은 항법 구축
최초의 IGS는 1930년대에 로켓용으로 개발되었으며, 전통적인 기계식 가속도계와 자이로스코프(회전하는 질량)를 사용했습니다. 이들은 비행 중 항로를 조정하기 위해 방향타를 조절하는 아날로그 전기 신호를 생성했습니다.
IGS는 수년에 걸쳐 솔리드 스테이트, 디지털 전자 장치 및 컴퓨터의 다양한 발전을 통해 더 작고 정확해졌습니다. 1970년대에 링 레이저 자이로스코프(RLG)의 도입, 1980년대에 광섬유 자이로스코프의 등장, 1990년대에 마이크로전자기계 시스템(MEMS)의 도입과 함께 더욱 발전했습니다. 이로 인해 정밀한 항해와 항공기 안정성이 요구되는 상업 및 군사 응용 분야에서 널리 사용될 수 있었습니다.
현재 IFOG는 가장 정확한 위치 정보를 제공하기 때문에(특히 GPS 신호가 추가적인 위치 데이터를 제공할 수 없는 경우 MEM과 비교했을 때), 까다로운 IGS 응용 분야에 가장 널리 사용되는 기술입니다. 또한 RLG보다 작고 더 견고하며 비용이 적게 듭니다.
IFOG란 무엇입니까?
IFOG는 정확히 무엇이고 어떻게 작동합니까? 그 핵심은 광섬유 코일과 광원입니다. 이 소스 출력은 두 개로 분할되고, 이러한 빔은 광섬유 코일의 서로 다른 말단에 결합되어 반대 방향(하나는 시계 방향, 다른 하나는 반시계 방향)으로 이동합니다.
시스템이 움직이지 않으면, 두 빔이 광섬유 코일을 통과하는 데 걸리는 시간은 같습니다. 기체의 움직임 때문에 코일이 회전하는 경우, 광섬유의 출력 말단은 전방 빔이 이동하는 동안 반대 방향으로 움직이기 때문에 회전 방향으로 이동하는 전방 빔은 후방 빔보다 더 멀리 이동합니다. 이 차이를 감지하여 기체의 위치를 계산하는 데 사용합니다. 일반적으로 3개 축 모두에서 회전을 감지하는 IGS를 만들기 위해 다른 2개의 코일에 직각으로 장착되는 3개의 코일을 사용합니다.
정밀 IFOG 제조
물론 특정 응용 분야에 적합한 성능, 크기, 안정성 및 비용 등을 제공하는 IFOG를 만들기 위해서는 상당한 기술이 필요합니다. 광학 구성, 신호 처리 전자 장치 등의 측면에서 여러 가지 다른 설계 형태를 사용합니다.
그러나 이렇게 형태가 다른 설계라도 특히 시스템 중심의 광섬유 코일 측면에서는 요구 사항이 상당히 비슷합니다. 광섬유 품질, 길이 및 유형과 같은 매개변수뿐 아니라 전체 IFOG 직경은 응용 분야를 정확하게 지원하는 데 중요한 선택 사항입니다.
IFOG를 통한 정밀한 항법을 달성하려면 코일 전체에서 최상의 품질을 보장하기 위해 광섬유 제조 공정에 대한 확고한 제어 수단도 필요합니다. 또한 코일 형식 전체에 다양한 형상을 신중하게 수용하는 잘 제어된 권선 공정이 필요합니다. 완벽하게 대칭이 되는 방식으로 광섬유 코일을 감는 것이 필수적이며(그래서 반대 방향으로 이동하는 빔이 동일한 조건을 경험할 수 있도록), 권선의 기계적 응력을 최소화하는 것이 중요합니다. 이를 적절하게 수행하려면 상당한 전문 지식과 공정 경험이 필요합니다.
Coherent 살펴보기
Coherent는 특수 광섬유 케이블을 뽑아내는 작업부터 코일로 감는 작업까지 완전히 수직적으로 통합된 IFOG 코일 제작 역량을 유지함으로써 IFOG 혁신을 선도하고 있습니다. Coherent의 코일은 최소한의 코일 응력을 위해 권선 장력이 낮게 제작되며, 일반적인 권선 패턴과 맞춤형 권선 패턴 모두에서 뛰어난 밀도와 틈새 방지를 위해 공정을 기술자가 제어합니다. 또한 공정의 모든 단계를 제어함으로써 납품 시간에 영향을 미칠 수 있는 공급망 문제를 완화시킬 수 있습니다.
Coherent에서는 각 항법 시스템에 고유하고 까다로운 요구 사항이 있음을 인식하고 있습니다. 당사의 엔지니어링 전문가는 각 고객과 함께 이상적인 IFOG 코일 솔루션을 만듭니다. 그 결과 Coherent는 특수 파이버 유형, 코팅 및 코일 구성을 비롯한 광범위한 옵션과 더불어 업계에서 가장 정교한 IFOG 코일을 제공합니다. 때문에 당사의 IFOG 코일을 최적화하여 그 설계 대상이 되었던 특정한 수중, 공중 또는 상용 시스템에 배치할 수 있습니다.
오늘날 IFOG의 시장은 유인 및 무인 교통 수단 모두에서 비행 제어 그 이상의 영역으로 확장되었습니다. 지속적인 기술 발전으로 인해 IFOG는 더 작고 더 안정적이며 비용이 적게 들며, 모든 종류의 상용 및 군용 항공기, 지상 차량, 잠수함, 우주선, 시추 시스템 등으로 사용 영역이 확대되었습니다. 이제 풍력 터빈 및 대형 안테나와 같은 고정 구조물을 안정시키는 데에도 사용됩니다. 다음 잠재적 응용 분야는 자율 주행뿐만 아니라 차량 안정성 제어 기능입니다. 따라서 미래에는 후드 아래에 IFOG가 장착될 수 있습니다.
여기에서 IFOG에 대해 자세히 알아보십시오.
