Inertial measurement unit
جمود پیمائش اکائی (آئی ایم یو) ایک الیکٹرانک آلہ ہے جو ایکسلرومیٹر، گائروسکوپ، اور بعض اوقات میگنیٹومیٹر کے امتزاج کا استعمال کرتے ہوئے جسم کی مخصوص قوت، کونیی شرح، اور بعض اوقات جسم کی سمت کی پیمائش اور رپورٹ کرتا ہے۔ جب میگنیٹومیٹر شامل کیا جاتا ہے، تو آئی ایم یو کو آئی ایم ایم یو کہا جاتا ہے۔ آئی ایم یو عام طور پر جدید گاڑیوں کو چلانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جن میں موٹرسائیکلیں، میزائل، ہوائی جہاز (ایک رویہ اور ہیڈنگ ریفرنس سسٹم)، بشمول بغیر پائلٹ والی فضائی گاڑیاں (یو اے وی)، اور خلائی جہاز، بشمول سیٹلائٹ اور لینڈر شامل ہیں۔ حالیہ پیش رفت آئی ایم یو-فعال جی پی ایس آلات کی تیاری کی اجازت دیتی ہے۔ آئی ایم یو جی پی ایس رسیور کو اس وقت کام کرنے کی اجازت دیتا ہے جب جی پی ایس سگنلز دستیاب نہ ہوں، جیسے سرنگوں میں، عمارتوں کے اندر، یا جب الیکٹرانک مداخلت موجود ہو۔ عملی اصول ایک جمود پیمائش اکائی ایک یا زیادہ ایکسلرومیٹر اور گردش کی شرح کا استعمال کرتے ہوئے لکیری ایکسلریشن کا پتہ لگا کر کام کرتی ہے۔ کچھ میں میگنیٹومیٹر بھی شامل ہوتا ہے جو عام طور پر سرخی کے حوالہ کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ عام ترتیبات میں تین اہم محوروں میں سے ہر ایک کے لیے ایک ایکسلرومیٹر، گائرو، اور میگنیٹومیٹر فی محور ہوتا ہے: پچ، رول اور یا۔ استعمال آئی ایم یوز کو اکثر انیرٹیل نیویگیشن سسٹمز میں شامل کیا جاتا ہے جو عالمی حوالہ فریم سے متعلق رویہ، کونیی شرح، لکیری رفتار اور پوزیشن کا حساب لگانے کے لیے خام آئی ایم یو پیمائشوں کا استعمال کرتے ہیں۔ آئی ایم یو سے لیس آئی این ایس بہت سی تجارتی اور فوجی گاڑیوں جیسے عملے کے طیاروں، میزائلوں، جہازوں، آبدوزوں اور مصنوعی سیاروں کی نیویگیشن اور کنٹرول کے لیے ریڑھ کی ہڈی بناتا ہے۔ آئی ایم یو بغیر پائلٹ والے نظاموں جیسے یو اے وی، یو جی وی، اور یو یو وی کی رہنمائی اور کنٹرول میں بھی ضروری اجزاء ہیں۔ آئی این ایس کے آسان ورژن جسے رویہ اور ہیڈنگ ریفرنس سسٹم کہا جاتا ہے، مقناطیسی شمال سے متعلق سر کے ساتھ گاڑی کے رویے کا حساب لگانے کے لیے آئی ایم یو کا استعمال کرتے ہیں۔ آئی ایم یو کے سینسرز سے جمع کردہ ڈیٹا کمپیوٹر کو ڈیڈ ریکوننگ کے نام سے جانے والے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے کرافٹ کی پوزیشن کو ٹریک کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ زمینی گاڑیوں میں، آئی ایم یو کو جی پی ایس پر مبنی آٹوموٹو نیویگیشن سسٹم یا وہیکل ٹریکنگ سسٹم میں ضم کیا جا سکتا ہے، جس سے سسٹم کو ڈیڈ ریکوننگ کی صلاحیت اور گاڑی کی موجودہ رفتار، موڑ کی شرح، سرخی، جھکاؤ اور ایکسلریشن کے بارے میں زیادہ سے زیادہ درست ڈیٹا اکٹھا کرنے کی صلاحیت ملتی ہے، گاڑی کے پہیے کی رفتار سینسر آؤٹ پٹ کے ساتھ مل کر اور، اگر دستیاب ہو تو، ریورس گیئر سگنل، بہتر ٹریفک تصادم تجزیہ جیسے مقاصد کے لیے۔ نیویگیشن کے مقاصد کے علاوہ، آئی ایم یو بہت سے صارفین کی مصنوعات میں واقفیت سینسر کے طور پر کام کرتے ہیں۔ تقریبا تمام اسمارٹ فونز اور ٹیبلٹس میں آئی ایم یوز واقفیت سینسر کے طور پر ہوتے ہیں۔ فٹنس ٹریکرز اور دیگر پہننے کے قابل اشیاء میں حرکت کی پیمائش کے لیے آئی ایم یو بھی شامل ہو سکتے ہیں، جیسے دوڑنا۔ آئی ایم یو میں دوڑنے سے وابستہ مخصوص پیرامیٹرز کی خاصیت اور حساسیت کی نشاندہی کرکے حرکت میں رہنے پر افراد کی نشوونما کی سطح کا تعین کرنے کی صلاحیت بھی ہوتی ہے۔ کچھ گیمنگ سسٹم جیسے نینٹینڈو وائی کے ریموٹ کنٹرول حرکت کی پیمائش کے لیے آئی ایم یو کا استعمال کرتے ہیں۔ کم لاگت والے آئی ایم یوز نے صارفین کی ڈرون صنعت کے پھیلاؤ کو ممکن بنایا ہے۔ وہ اکثر اسپورٹس ٹیکنالوجی (تکنیک کی تربیت)، اور اینیمیشن ایپلی کیشنز کے لیے بھی استعمال ہوتے ہیں۔ وہ موشن کیپچر ٹیکنالوجی میں استعمال کے لیے ایک مسابقتی ٹیکنالوجی ہیں۔ آئی ایم یو سیگ وے پرسنل ٹرانسپورٹر میں استعمال ہونے والی بیلنسنگ ٹیکنالوجی کے مرکز میں ہے۔ نیویگیشن میں نیویگیشن سسٹم میں، آئی ایم یو کے ذریعے رپورٹ کردہ ڈیٹا کو ایک پروسیسر میں ڈالا جاتا ہے جو اونچائی، رفتار اور پوزیشن کا حساب لگاتا ہے۔ ایک عام نفاذ جسے اسٹریپ ڈاؤن انیرشیل سسٹم کہا جاتا ہے، کونیی پوزیشن کا حساب لگانے کے لیے گائروسکوپ سے کونیی شرح کو مربوط کرتا ہے۔ یہ رویے کا اندازہ لگانے کے لیے کالمان فلٹر میں ایکسلرومیٹرز کے ذریعے ماپا جانے والے کشش ثقل کے ویکٹر کے ساتھ جڑا ہوا ہے۔ رویہ تخمینہ ایکسلریشن پیمائش کو ایک انٹریئل ریفرنس فریم میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے (اس لیے انٹریئل نیویگیشن کی اصطلاح) جہاں وہ لکیری رفتار حاصل کرنے کے لیے ایک بار مربوط ہوتے ہیں، اور دو بار لکیری پوزیشن حاصل کرنے کے لیے۔ مثال کے طور پر، اگر کسی مخصوص سمت کے ویکٹر کے ساتھ چلنے والے ہوائی جہاز میں نصب آئی ایم یو کو 1 سیکنڈ کے لیے ہوائی جہاز کے ایکسلریشن کی پیمائش 5 میٹر/سیکنڈ کے طور پر کرنی تھی، تو اس 1 سیکنڈ کے بعد گائیڈنس کمپیوٹر یہ نتیجہ اخذ کرے گا کہ ہوائی جہاز 5 میٹر/سیکنڈ پر سفر کر رہا ہونا چاہیے اور اپنی ابتدائی پوزیشن سے 2.5 میٹر دور ہونا چاہیے (فرض کرتے ہوئے کہ v0 = 0 اور معروف ابتدائی پوزیشن کوآرڈینیٹس x0، y0، z0)۔ اگر مکینیکل کاغذی نقشہ یا ڈیجیٹل نقشہ آرکائیو کے ساتھ ملایا جائے (ایسے نظام جن کی آؤٹ پٹ کو عام طور پر موونگ میپ ڈسپلے کے نام سے جانا جاتا ہے کیونکہ گائیڈنس سسٹم پوزیشن آؤٹ پٹ کو اکثر ریفرنس پوائنٹ کے طور پر لیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک موونگ میپ بنتا ہے)، گائیڈنس سسٹم اس طریقہ کو پائلٹ کو دکھانے کے لیے استعمال کر سکتا ہے جہاں طیارہ جغرافیائی طور پر کسی خاص لمحے میں واقع ہے، جیسا کہ جی پی ایس نیویگیشن سسٹم کے ساتھ ہوتا ہے، لیکن کسی بیرونی اجزاء، جیسے سیٹلائٹ یا لینڈ ریڈیو ٹرانسپونڈرز سے بات چیت کرنے یا مواصلات حاصل کرنے کی ضرورت کے بغیر، اگرچہ بیرونی ذرائع اب بھی ڈرفٹ کی غلطیوں کو درست کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، اور چونکہ انٹریئل نیویگیشن سسٹم کے ذریعے دی جانے والی پوزیشن اپ ڈیٹ فریکوئنسی نقشہ ڈسپلے پر گاڑی کی حرکت سے زیادہ ہو سکتی ہے۔ نیویگیشن کے اس طریقہ کو ڈیڈ ریکنکننگ کہا جاتا ہے۔ ابتدائی یونٹوں میں سے ایک کو فورڈ انسٹرومنٹ کمپنی نے یو ایس اے ایف کے لیے ڈیزائن اور بنایا تھا تاکہ ہوائی جہاز کو ہوائی جہاز کے باہر سے کسی بھی ان پٹ کے بغیر پرواز میں نیویگیٹ کرنے میں مدد ملے۔ گراؤنڈ پوزیشن انڈیکیٹر کہلانے والا، ایک بار جب پائلٹ ٹیک آف کے وقت طیارے کے طول بلد اور عرض بلد میں داخل ہوتا ہے، تو یونٹ پائلٹ کو زمین کے سلسلے میں طیارے کے طول بلد اور عرض بلد کو دکھائے گا۔ پوزیشن ٹریکنگ سسٹم جیسے جی پی ایس کو مسلسل بہاؤ کی غلطیوں کو درست کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے (کالمان فلٹر کا ایک اطلاق)۔ نیویگیشن کے لیے آئی ایم یو استعمال کرنے کا ایک بڑا نقصان یہ ہے کہ وہ عام طور پر جمع شدہ غلطی کا شکار ہوتے ہیں۔ کیونکہ رہنمائی کا نظام رفتار اور پوزیشن کا حساب لگانے کے لیے وقت کے حوالے سے مسلسل ایکسلریشن کو مربوط کر رہا ہے (ڈیڈ ریکوننگ دیکھیں)، پیمائش کی کوئی بھی غلطیاں، چاہے کتنی ہی چھوٹی ہوں، وقت کے ساتھ جمع ہو جاتی ہیں۔ یہ 'ڈرفٹ' کی طرف لے جاتا ہے: جہاں نظام سوچتا ہے کہ وہ واقع ہے اور اصل مقام کے درمیان ایک مسلسل بڑھتا ہوا فرق۔ انضمام کی وجہ سے ایکسلریشن میں مستقل غلطی کے نتیجے میں رفتار میں لکیری غلطی میں اضافہ ہوتا ہے اور پوزیشن میں کواڈریٹک غلطی میں اضافہ ہوتا ہے۔ رویہ کی شرح (گائرو) میں مستقل غلطی کے نتیجے میں رفتار میں کواڈریٹک غلطی میں اضافہ اور پوزیشن میں کیوبک غلطی میں اضافہ ہوتا ہے۔ کارکردگی آئی ایم یو کی ایک بہت وسیع قسم موجود ہے، جو درخواست کی اقسام پر منحصر ہے، کارکردگی کے ساتھ: گائروسکوپ کے لیے 0.1 ڈگری/سیکنڈ سے لے کر 0.001 ڈگری/گھنٹہ تک ایکسلرومیٹر کے لیے 100 ملی گرام سے لے کر 10 مائیکرو گرام تک۔ ایک کھردرا خیال حاصل کرنے کے لیے، اس کا مطلب یہ ہے کہ، ایک واحد، غیر درست ایکسلرومیٹر کے لیے، سب سے سستا (100 ملی گرام پر) تقریبا 10 سیکنڈ کے بعد 50 میٹر کی درستگی دینے کی صلاحیت کھو دیتا ہے، جبکہ بہترین ایکسلرومیٹر (10 مائیکرو گرام پر) تقریبا 17 منٹ کے بعد اپنی 50 میٹر کی درستگی کھو دیتا ہے۔ جدید انٹریئل پیمائش یونٹ (آئی ایم یو) کے اندر انٹریئل سینسرز کی درستگی کا انٹریئل نیویگیشن سسٹم (آئی این ایس) کی کارکردگی پر زیادہ پیچیدہ اثر پڑتا ہے۔ گائروسکوپ اور ایکسلرومیٹر سینسر کے رویے کی نمائندگی اکثر مندرجہ ذیل غلطیوں کی بنیاد پر ایک ماڈل کے ذریعے کی جاتی ہے، یہ فرض کرتے ہوئے کہ ان کے پاس پیمائش کی مناسب حد اور بینڈوڈتھ ہے: آف سیٹ ایرر: اس غلطی کو استحکام کی کارکردگی (ڈرفٹ جبکہ سینسر غیر متغیر حالات میں رہتا ہے) اور تکرار کے درمیان تقسیم کیا جا سکتا ہے (اسی طرح کے حالات میں دو پیمائشوں کے درمیان غلطی جو درمیان میں مختلف حالات سے الگ ہوتی ہے) اسکیل فیکٹر ایرر: غیر تکرار اور غیر لکیری کی وجہ سے پہلے آرڈر کی حساسیت پر غلطیاں غلط صف بندی کی غلطی: نامکمل مکینیکل بڑھتے ہوئے کراس محور کی حساسیت کی وجہ سے: سینسر محور شور کے لیے محور آرتھوگنل کے ساتھ استدعا کے ذریعے پرجیوی پیمائش: مطلوبہ متحرک کارکردگی پر منحصر ماحول کی حساسیت: بنیادی طور پر تھرمل گریڈینٹس اور ایکسلریشن کے لیے حساسیت یہ تمام غلطیاں ہر سینسر کے لیے مخصوص مختلف جسمانی مظاہر پر منحصر ہیں۔ ھدف شدہ ایپلی کیشنز پر منحصر ہے اور مناسب سینسر کا انتخاب کرنے کے قابل ہونے کے لیے، مختصر اور طویل مدت دونوں پر استحکام، تکرار، اور ماحولیاتی حساسیت (بنیادی طور پر تھرمل اور مکینیکل ماحول) سے متعلق ضروریات پر غور کرنا بہت ضروری ہے۔ ایپلی کیشنز کے لیے ٹارگیٹڈ پرفارمنس زیادہ تر وقت سینسر کی مطلق کارکردگی سے بہتر ہوتی ہے۔ تاہم، سینسر کی کارکردگی وقت کے ساتھ کم و بیش درستگی کے ساتھ دہرائی جا سکتی ہے، اور اس لیے اس کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے اس کا جائزہ لیا جا سکتا ہے اور اس کی تلافی کی جا سکتی ہے۔ یہ حقیقی وقت کی کارکردگی میں اضافہ سینسر اور آئی ایم یو دونوں ماڈلز پر مبنی ہے۔ اس کے بعد ان ماڈلز کے لیے پیچیدگی کا انتخاب مطلوبہ کارکردگی اور زیر غور درخواست کی قسم کے مطابق کیا جائے گا۔ اس ماڈل کی وضاحت کرنے کی صلاحیت سینسرز اور آئی ایم یو مینوفیکچررز کی جانکاری کا حصہ ہے۔ سنسرز اور آئی ایم یو ماڈلز کا حساب کارخانوں میں ملٹی ایکسس ٹرن ٹیبلز اور کلائمیٹک چیمبرز کا استعمال کرتے ہوئے ایک مخصوص انشانکن ترتیب کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ ان کا حساب یا تو ہر انفرادی پروڈکٹ کے لیے کیا جا سکتا ہے یا پوری پیداوار کے لیے عام کیا جا سکتا ہے۔ پیمائش عام طور پر سینسر کی خام کارکردگی کو کم از کم دو دہائیوں تک بہتر بنائے گی۔ اسمبلی ہائی پرفارمنس آئی ایم یوز، یا سخت حالات میں کام کرنے کے لیے بنائے گئے آئی ایم یوز، اکثر شاک آبزروبرز کے ذریعے معطل کیے جاتے ہیں۔ ان شاک آبزروبرز کو تین اثرات میں مہارت حاصل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے: مکینیکل ماحول کی درخواستوں کی وجہ سے سینسر کی غلطیوں کو کم کرنا سینسرز کی حفاظت کرتا ہے کیونکہ انہیں جھٹکوں سے نقصان پہنچ سکتا ہے یا کمپن میں محدود بینڈوتھ کے اندر پرجیوی آئی ایم یو حرکت ہوتی ہے، جہاں پروسیسنگ ان کی تلافی کر سکے گی۔ معطل آئی ایم یو بہت اعلی کارکردگی پیش کر سکتے ہیں، یہاں تک کہ جب سخت ماحول میں پیش کیے جائیں۔ تاہم، اس طرح کی کارکردگی تک پہنچنے کے لیے، تین اہم نتیجے کے طرز عمل کی تلافی کرنا ضروری ہے: کوننگ: ایک پرجیوی اثر جو دو آرتھوگنل گردشوں کے سکلنگ سے متاثر ہوتا ہے: ایک پرجیوی اثر جو ایکسلریشن آرتھوگنل سے گردش سینٹری فیوگل ایکسلریشن کے اثرات میں متاثر ہوتا ہے۔ ان غلطیوں کو کم کرنا آئی ایم یو ڈیزائنرز کو پروسیسنگ فریکوئنسی بڑھانے پر مجبور کرتا ہے، جو حالیہ ڈیجیٹل ٹیکنالوجیز کا استعمال کرتے ہوئے آسان ہو جاتا ہے۔ تاہم، ان غلطیوں کو منسوخ کرنے کے قابل الگورتھم تیار کرنے کے لیے گہرے جمود علم اور سینسرز/آئی ایم یو ڈیزائن کے ساتھ مضبوط قربت کی ضرورت ہوتی ہے۔ دوسری طرف، اگر معطلی سے آئی ایم یو کی کارکردگی میں اضافے کا امکان ہے، تو اس کا سائز اور بڑے پیمانے پر ضمنی اثر پڑتا ہے۔ وائرلیس آئی ایم یو کو ڈبلیو آئی ایم یو کہا جاتا ہے۔ یہ بھی دیکھیں حوالہ جات ہوائی جہاز کے آلات انٹریئل نیویگیشن نیویگیشن کا سامان