gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»YZMWZGgyroscopy-38Research ArticleСтатьиМетодика контроля блоков чувствительных элементов с неортогональной ориентацией измерительных осейTechniques for Inspecting IMUs with Nonorthogonal Orientation of Their Sensitive AxesКалихманД. М.KalikhmanD. M.

Калихман Дмитрий Михайлович, доктор технических наук, начальник научно-исследовательской лаборатории, Филиал АО «НПЦАП» – «ПО «Корпус»; профессор кафедры технической механики и мехатроники, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.; председатель Саратовского отделения международной общественной организации «Академия навигации и управления движением»

ТуркинВ. А.TurkinV. A.

Туркин Виталий Андреевич, ведущий инженер-программист научно-исследовательской лаборатории

Филиал АО «НПЦАП» – «ПО «Корпус»; Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.РоссияBranch of Academician Pilyugin Center - Production Association KorpusRussian FederationФилиал АО «НПЦАП» – «ПО «Корпус»РоссияBranch of Academician Pilyugin Center - Production Association KorpusRussian Federation2023180520253144463Copyright © Калихман Д.М., Туркин В.А., 20252025Калихман Д.М., Туркин В.А.Kalikhman D.M., Turkin V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/38

В статье описывается методика контроля шестиосных блоков чувствительных элементов бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) – измерителей угловой скорости и кажущегося ускорения с неортогональной ориентацией измерительных осей. Разработка методики осуществлялась в рамках модернизации транспортной системы космических кораблей типа «Союз» по программе Международной космической станции (МКС). Эффективность предложенного подхода была подтверждена результатами наземных и летных испытаний на 86 кораблях типа «Союз» и «Прогресс» с 2002 по 2023 г.

The paper discusses the techniques developed for inspecting inertial measurement units (IMU) with nonorthogonal orientation of their sensitive axes and the results of their application. A methodology was proposed as part of the development of IMUs for a strapdown inertial navigation system (SINS) during the modernization of the Soyuz-family spacecraft transport system under the International Space Station (ISS) program for six-axis units of angular rate sensors (ARS) and accelerometers with nonorthogonal orientation of their sensitive axes. The positive results of the ground and flight tests carried out aboard 86 Soyuz and Progress spacecraft from 2002 to 2023 confirmed the effectiveness of the proposed methodology.

результаты испытанийблок измерителей угловой скоростиблок измерителей линейного ускоренияметодикакомплексный параметрнеортогональная ориентация осей чувствительностиотносительная погрешностьtest resultsARS unitaccelerometer unitmethodologycomplex parameternonorthogonal orientation of sensitive axesrelative errorРабота поддержана РНФ, грант № 22-29-00101.ReferencesАлехова Е.Ю., Жбанов Ю.К., Климов Д.М. Использование избытка осей чувствительности для повышения точности измерений // Механика твердого тела. № 5. 2013. С. 24–27.Алехова Е.Ю., Жбанов Ю.К., Климов Д.М. Использование избытка осей чувствительности для повышения точности измерений // Механика твердого тела. № 5. 2013. С. 24–27.Бранец В.Н., Дибров Д.Н., Рыжков В.С. Диагностика и вычисление параметров ориентации избыточных бесплатформенных навигационных систем (БИНС) // Механика и навигация. Мате риалы научной сессии, посвященной 85-летию ак. РАН А.Ю. Ишлинского. СПб, 1999. С. 22–33.Бранец В.Н., Дибров Д.Н., Рыжков В.С. Диагностика и вычисление параметров ориентации избыточных бесплатформенных навигационных систем (БИНС) // Механика и навигация. Мате риалы научной сессии, посвященной 85-летию ак. РАН А.Ю. Ишлинского. СПб, 1999. С. 22–33.Бранец В.Н., Севастьянов Н.Н., Федулов Р.В. Лекции по теории систем ориентации, управления движением и навигации. Томск: Изд-во Томского университета, 2013. 309 с.Бранец В.Н., Севастьянов Н.Н., Федулов Р.В. Лекции по теории систем ориентации, управления движением и навигации. Томск: Изд-во Томского университета, 2013. 309 с.Бранец В.Н. Записки инженера. М.: Изд-во «РТСофт» – «Космоскоп», 2018. 592 с. 5. Водичева Л.В. Отказоустойчивый бесплатформенный инерциальный измерительный блок: пути оптимизации // Сборник материалов VIII Санкт-Петербургской МКИНС. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2001. С. 85–87.Бранец В.Н. Записки инженера. М.: Изд-во «РТСофт» – «Космоскоп», 2018. 592 с. 5. Водичева Л.В. Отказоустойчивый бесплатформенный инерциальный измерительный блок: пути оптимизации // Сборник материалов VIII Санкт-Петербургской МКИНС. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2001. С. 85–87.Водичева Л.В. Повышение надежности и точности бесплатформенного инерциального из мерительного блока при избыточном количестве измерений // Гироскопия и навигация. 1997. №1. С. 55–67.Водичева Л.В. Повышение надежности и точности бесплатформенного инерциального из мерительного блока при избыточном количестве измерений // Гироскопия и навигация. 1997. №1. С. 55–67.Водичева Л.В., Бельский Л.Н., Парышева Ю.В., Лысцов А.А. Инерциальные измерительные блоки перспективных изделий ракетно-космической техники: обеспечение отказоустойчивости // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17. № 1. С. 28–44.Водичева Л.В., Бельский Л.Н., Парышева Ю.В., Лысцов А.А. Инерциальные измерительные блоки перспективных изделий ракетно-космической техники: обеспечение отказоустойчивости // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17. № 1. С. 28–44.Епифанов А.Д. Избыточные системы управления летательными аппаратами. М.: Машино строение, 1978. 144 с.Епифанов А.Д. Избыточные системы управления летательными аппаратами. М.: Машино строение, 1978. 144 с.Епифанов А.Д. Основы проектирования систем управления летательными аппаратами. Надежность систем управления. М.: Машиностроение, 1975.Епифанов А.Д. Основы проектирования систем управления летательными аппаратами. Надежность систем управления. М.: Машиностроение, 1975.Измайлов Е.А. Современные тенденции развития технологий инерциальных чувствительных элементов и систем летательных аппаратов // Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и при боры управления. 2010. №1. С. 30–43.Измайлов Е.А. Современные тенденции развития технологий инерциальных чувствительных элементов и систем летательных аппаратов // Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и при боры управления. 2010. №1. С. 30–43.Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Депутатова Е.А., Скоробогатов В.В., Николаенко А.Ю., Нахов С.Ф. Опыт проектирования и изготовления блоков измерителей линейного ускорения на кварцевых маятниковых акселерометрах с аналоговой и цифровой системами управления. Саратов: Изд-во СГТУ им. Гагарина Ю.А., 2021. 240 с.Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Депутатова Е.А., Скоробогатов В.В., Николаенко А.Ю., Нахов С.Ф. Опыт проектирования и изготовления блоков измерителей линейного ускорения на кварцевых маятниковых акселерометрах с аналоговой и цифровой системами управления. Саратов: Изд-во СГТУ им. Гагарина Ю.А., 2021. 240 с.Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Полушкин А.В., Нахов С.Ф., Бранец В.М., Рыжков В.Н., Дибров Д.Н. Методика аттестации блока измерения линейного ускорения с неортогональной ориентацией осей чувствительности шести кварцевых маятниковых акселерометров и методика аттестации рабочих мест для контроля блока и акселерометров // Сборник материалов XIII Санкт-Петербургской МКИНС. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2006.Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Полушкин А.В., Нахов С.Ф., Бранец В.М., Рыжков В.Н., Дибров Д.Н. Методика аттестации блока измерения линейного ускорения с неортогональной ориентацией осей чувствительности шести кварцевых маятниковых акселерометров и методика аттестации рабочих мест для контроля блока и акселерометров // Сборник материалов XIII Санкт-Петербургской МКИНС. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2006.Калихман Л.Я, Калихман Д.М, Полушкин А.В., Садомцев Ю.В., Ермаков Р.В., Нахов С.Ф. Возможность построения миниатюрных блоков измерителей угловых скоростей повышенной надежности для космических объектов на базе поплавковых ДУС с использованием современной элементной базы // Материалы XIV Санкт-Петербургской МКИНС. ЦНИИ «Электроприбор», 2007. С. 29–37.Калихман Л.Я, Калихман Д.М, Полушкин А.В., Садомцев Ю.В., Ермаков Р.В., Нахов С.Ф. Возможность построения миниатюрных блоков измерителей угловых скоростей повышенной надежности для космических объектов на базе поплавковых ДУС с использованием современной элементной базы // Материалы XIV Санкт-Петербургской МКИНС. ЦНИИ «Электроприбор», 2007. С. 29–37.Калихман Л.Я., Калихман Д.М., Депутатова Е.А., Скоробогатов В.В., Николаенко А.Ю., Лутченко А.В., Нахов С.Ф., Кожевников В.Е., Самитов Р.М. Результаты летных испытаний шестиосного блока измерителей кажущегося ускорения на основе прецизионного кварцевого маятникового акселерометра с цифровой обратной связью в составе космического корабля «Союз МС-14» // XXVII Санкт-Петербургской МКИНС. : ЦНИИ «Электроприбор», 2020. С. 184–187.Калихман Л.Я., Калихман Д.М., Депутатова Е.А., Скоробогатов В.В., Николаенко А.Ю., Лутченко А.В., Нахов С.Ф., Кожевников В.Е., Самитов Р.М. Результаты летных испытаний шестиосного блока измерителей кажущегося ускорения на основе прецизионного кварцевого маятникового акселерометра с цифровой обратной связью в составе космического корабля «Союз МС-14» // XXVII Санкт-Петербургской МКИНС. : ЦНИИ «Электроприбор», 2020. С. 184–187.Калихман Д.М., Калихман Л.Я, Скоробогатов В.В., Николаенко А.Ю., Гнусарёв Д.С. Шестиосный блок акселерометров для КК «Союз» и «Прогресс». История развития: от ана логовой системы управления измерительным каналом к цифровой // Известия Тульского госу дарственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 8. С. 83–106.Калихман Д.М., Калихман Л.Я, Скоробогатов В.В., Николаенко А.Ю., Гнусарёв Д.С. Шестиосный блок акселерометров для КК «Союз» и «Прогресс». История развития: от ана логовой системы управления измерительным каналом к цифровой // Известия Тульского госу дарственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 8. С. 83–106.Лукьянов Д.П., Распопов В.Я., Филатов Ю.В. Прикладная теория гироскопов. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2015. 315 с.Лукьянов Д.П., Распопов В.Я., Филатов Ю.В. Прикладная теория гироскопов. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2015. 315 с.Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.Окоёмов Б.Н. Принципы проектирования гироскопических систем по критерию надежности. М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1985. 50 с.Окоёмов Б.Н. Принципы проектирования гироскопических систем по критерию надежности. М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1985. 50 с.Пельпор Д.С. Гироскопические системы / в 3 т. М.: Высшая школа, 1986.Пельпор Д.С. Гироскопические системы / в 3 т. М.: Высшая школа, 1986.Пельпор Д.С., Михалёв И.А., Бауман В.А. Гироскопические приборы и системы. М.: Высшая школа, 1988. 424 с.Пельпор Д.С., Михалёв И.А., Бауман В.А. Гироскопические приборы и системы. М.: Высшая школа, 1988. 424 с.Пешехонов В.Г. Современная автономная навигация. Проблемы и перспективы // Механика и навигация. СПб., 1999. 13 с.Пешехонов В.Г. Современная автономная навигация. Проблемы и перспективы // Механика и навигация. СПб., 1999. 13 с.Ривкин Б.С. Аналитический обзор состояния исследований и разработок в области навигации за рубежом. Выпуски 1–4. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2017–2019.Ривкин Б.С. Аналитический обзор состояния исследований и разработок в области навигации за рубежом. Выпуски 1–4. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2017–2019.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2017614200 Российская Федерация. Программа для проверки параметров измерителя угловых скоростей / В.А. Туркин, С.Ф. Нахов, А.А. Акмаев; заявитель и правообладатель ФГУП «НПЦАП». – № 2016663547; заявл. 12.12.2016; опубл. 07.04.2017. – 1 с.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2017614200 Российская Федерация. Программа для проверки параметров измерителя угловых скоростей / В.А. Туркин, С.Ф. Нахов, А.А. Акмаев; заявитель и правообладатель ФГУП «НПЦАП». – № 2016663547; заявл. 12.12.2016; опубл. 07.04.2017. – 1 с.Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ 2017662856 Российская Федерация. Программа для проверки параметров блока измерителей угловых скоростей / В.А. Туркин, С.Ф. Нахов, А.А. Акмаев; заявитель и правообладатель ФГУП «НПЦАП». – № 2017619489; заявл. 12.09.2017; опубл. 17.11.2017. – 1 с.Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ 2017662856 Российская Федерация. Программа для проверки параметров блока измерителей угловых скоростей / В.А. Туркин, С.Ф. Нахов, А.А. Акмаев; заявитель и правообладатель ФГУП «НПЦАП». – № 2017619489; заявл. 12.09.2017; опубл. 17.11.2017. – 1 с.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2018661928 Российская Федерация. Программа тестирования электронных блоков контрольно-испытательной аппаратуры / В.А. Туркин, А.А. Акмаев, С.Ф. Нахов; заявитель и правообладатель ФГУП «НП ЦАП». – №2018618887; заявл. 20.08.2018; опубл. 21.09.2018. Бюл. №10. – 1 с.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2018661928 Российская Федерация. Программа тестирования электронных блоков контрольно-испытательной аппаратуры / В.А. Туркин, А.А. Акмаев, С.Ф. Нахов; заявитель и правообладатель ФГУП «НП ЦАП». – №2018618887; заявл. 20.08.2018; опубл. 21.09.2018. Бюл. №10. – 1 с.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2018663845 Российская Федерация. Программа для проверки параметров блока измерителей линейных ускорений / В.А. Туркин, А.А. Акмаев, С.Ф. Нахов; заявитель и правообладатель ФГУП «НПЦАП». – №2018661045; заявл. 12.10.2018; опубл. 06.11.2018. – 1 с.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2018663845 Российская Федерация. Программа для проверки параметров блока измерителей линейных ускорений / В.А. Туркин, А.А. Акмаев, С.Ф. Нахов; заявитель и правообладатель ФГУП «НПЦАП». – №2018661045; заявл. 12.10.2018; опубл. 06.11.2018. – 1 с.Туркин В.А. Результаты разработки методики контроля блоков чувствительных элементов для БИНС с неортогональной ориентацией измерительных осей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 2. С. 257–264. 28. Туркин В.А. Применение математического моделирования при разработке методики проектирования блоков чувствительных элементов для БИНС с неортогональной ориентацией из мерительных осей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 4. С. 326–334.Туркин В.А. Результаты разработки методики контроля блоков чувствительных элементов для БИНС с неортогональной ориентацией измерительных осей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 2. С. 257–264. 28. Туркин В.А. Применение математического моделирования при разработке методики проектирования блоков чувствительных элементов для БИНС с неортогональной ориентацией из мерительных осей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 4. С. 326–334.Цуцаева Т.В. Разработка конфигурации бесплатформенного инерциального блока с избыточ ным количеством чувствительных элементов. 2001: [сайт]. URL: http://www.msfu.ru/journal/comm/referat.php?ru+2 (дата обращения: 07.08.2023).Цуцаева Т.В. Разработка конфигурации бесплатформенного инерциального блока с избыточ ным количеством чувствительных элементов. 2001: [сайт]. URL: http://www.msfu.ru/journal/comm/referat.php?ru+2 (дата обращения: 07.08.2023).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.