نظام مرجعي للوضع والاتجاه (AHRS) هو جهاز يستخدم أجهزة استشعار القصور الذاتي MEMS (مقاييس التسارع، الجيروسكوبات) ومقاييس المغناطيسية، بالإضافة إلى خوارزميات دمج المستشعرات المتقدمة (الأكثر شيوعًا ترشيح كالمان ومتغيراته)، لحساب معلومات الوضع في الوقت الحقيقي (زاوية الميل، زاوية الدوران، زاوية الانعراج/الاتجاه) لحامل (طائرة، مركبة، سفينة، روبوت، إلخ) بالنسبة للمستوى الأفقي المحلي وفي اتجاه الشمال.
في نظام تثبيت وتحكم وضعية الطائرات بدون طيار، يعتمد نظام التحكم في الطيران على بيانات الوضعية عالية التردد واللحظية التي يوفرها نظام AHRS لتثبيت الطائرة، وتنفيذ المناورات (مثل الدوران، والصعود، والهبوط)، والحفاظ على التحليق. يُعد هذا التطبيق الأساسي لنظام AHRS في الطائرات بدون طيار. في الوقت نفسه، تُعد زاوية الاتجاه التي يوفرها نظام AHRS مدخلاً رئيسياً لأنظمة الملاحة المتكاملة في الطائرات بدون طيار (والتي عادةً ما تكون متكاملة مع نظام تحديد المواقع العالمي GPS، ومقاييس الضغط الجوي، وما إلى ذلك)، وتُستخدم لتتبع نقاط الطريق والملاحة الذاتية.
في تطبيقات التحكم الخاصة بطائرات الطيران العام (الطائرات الصغيرة والمروحيات)، يوفر نظام AHRS مؤشرًا للوضع ومعلومات عن الاتجاه المغناطيسي على شاشة العرض الرئيسية للطيارين. ويمكن أن يوفر دمج نظام AHRS مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأنظمة أخرى حلول ملاحة أكثر موثوقية وكفاءة لطائرات الطيران العام.
في التحكم في استقرار المركبات الأرضية، يتم استخدام نظام AHRS للكشف عن زاوية الدوران ومعدل الانعراج للمركبة، ومنع الانزلاق الجانبي والانقلاب، وتزويد نظام القيادة الآلية بمعلومات عن وضعية المركبة بالنسبة لسطح الطريق لتخطيط المسار واتخاذ قرارات التحكم ودمج المستشعرات (مثل الدمج مع بيانات الكاميرا والرادار).
يراقب نظام AHRS زوايا الميلان والدوران للسفن لأغراض السلامة الملاحية، وإدارة الشحنات، أو البحث العلمي. وفي نظام التحكم في استقرار السفينة، تُوفَّر معلومات عن وضعية السفينة لأجهزة التثبيت مثل زعانف منع الدوران وأجهزة منع الدوران الجيروسكوبية. أما في نظام القيادة الآلية/التحكم في المسار، فيُعدّ توفير معلومات الاتجاه أساس عمل نظام القيادة الآلية.
يوفر نظام AHRS معلومات عن الوضع والاتجاه للروبوتات الأرضية والجوية وتحت الماء أثناء تنقلها، وهو أمر بالغ الأهمية للحركة الذاتية وتحديد المواقع. وفي نظام التحكم بالذراع الروبوتية، يستشعر النظام وضعية الطرف النهائي أو مفصل الذراع الروبوتية.
في أنظمة الواقع المعزز/الواقع الافتراضي، تُجهز سماعة الواقع الافتراضي بنظام AHRS لتتبع تغيرات وضعية رأس المستخدم وتحديث منظور المشهد الافتراضي. ويُستخدم هذا النظام في الوقت نفسه لالتقاط حركات وضعية أجزاء الجسم أو الدعائم (وهو ما يتطلب عادةً دقة أعلى واستخدام وحدات قياس بالقصور الذاتي أكثر احترافية).
يتمتع نظام AHRS بالمزايا التالية التي لا يمكن الاستغناء عنها:
→ التكلفة المنخفضة: إن الإنتاج واسع النطاق لتكنولوجيا MEMS يجعل نظام AHRS أرخص بكثير من أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي عالية الدقة التي تعمل بالألياف الضوئية أو الليزر، مما يجعله قابلاً للتطبيق على نطاق واسع في الأسواق الاستهلاكية والتجارية مثل الطائرات بدون طيار وإلكترونيات السيارات.
→ صغر الحجم، وخفة الوزن، وانخفاض استهلاك الطاقة: تتميز مستشعرات MEMS بصغر حجمها، ويمكن تصنيع وحدة AHRS بأكملها بشكل مضغوط وخفيف الوزن، مع استهلاك منخفض نسبيًا للطاقة، مما يجعلها مناسبة جدًا للمنصات ذات المساحة والوزن واستهلاك الطاقة المحدود (مثل الطائرات بدون طيار الصغيرة والأجهزة القابلة للارتداء).
→ بدء تشغيل سريع واستجابة ديناميكية عالية: بعد بدء التشغيل، يُمكنه توفير معلومات دقيقة عن وضعية المركبة في غضون ثوانٍ إلى عشرات الثواني (بحسب سرعة تقارب الخوارزمية)، دون الحاجة إلى فترات تسخين طويلة كما هو الحال في الجيروسكوبات الميكانيكية. يتميز بقدرته على الاستجابة السريعة للمناورات المكثفة للمركبة، وإخراج بيانات وضعية عالية التردد (عادةً ما تصل إلى 100 هرتز أو أعلى)، ما يلبي متطلبات التحكم في الوقت الفعلي.
→سهولة التكامل: يوفر عادةً واجهات رقمية قياسية (مثل UART و SPI و I2C و CAN و RS232 و RS422) لسهولة التكامل مع الأنظمة الأخرى (مثل أجهزة كمبيوتر التحكم في الطيران وأجهزة كمبيوتر الملاحة والشاشات).
فيما يلي مؤشرات أداء منتجات سلسلة AHRS.
| المعلمة الرئيسية | A500 | A5500 | وحدة | |
| زوايا الوضع
| زاوية الاتجاه | 0.2 | 0.1 | ° RMS |
| زاوية الميل/الدوران | 0.2 | 0.1 | ° RMS | |
| نطاقات المواقف | لفافة | ±180 | ±180 | ° RMS |
| يقذف | ±90 | ±90 | ° RMS | |
| جيروسكوب | ||||
| نطاق القياس | ±100 | ±2000 | °/s | |
| المشي العشوائي بزاوية | 0.09 | 0.6 | °/√h | |
| استقرار الانحياز الصفري (أثناء التشغيل) | 3 | 5.1 | °/س (ألان) | |
| مقياس التسارع | ||||
| نطاق القياس | ±10/±20/±40 | ±12 | g | |
| المشي العشوائي بزاوية | 0.03 | 0.08 | (م/ث)/√س | |
| استقرار الانحياز الصفري (أثناء التشغيل) | 0.03 | 0.06 | mg | |
| مقياس المغناطيسية | ||||
| نطاق القياس | ±8 | ±8 | جاوس | |
أصبح نظام AHRS، بخصائصه الأساسية المتمثلة في كونه نظامًا صلبًا، ومنخفض التكلفة، وصغير الحجم، واستهلاكه المنخفض للطاقة، وسرعة تشغيله، جهازًا أساسيًا لاستشعار الوضعية في العديد من المجالات، مثل التحكم في طيران الطائرات بدون طيار الحديثة، وتحديث إلكترونيات الطيران للطائرات الصغيرة، والتحكم في استقرار المركبات، ومراقبة وضعية السفن وملاحتها، وملاحة الروبوتات، والواقع الافتراضي/المعزز. وعلى الرغم من أن دقته المطلقة عادةً ما تكون أقل من أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي المتطورة، إلا أن فعاليته من حيث التكلفة وقدرته على التكيف مع البيئة تجعله الحل المرجعي الأكثر استخدامًا لتحديد الوضعية.
Xml سياسة الخصوصية المدونة خريطة الموقع
حقوق النشر
@ شركة مايكرو ماجيك كل الحقوق محفوظة.
دعم الشبكة
بالعربية
