Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) обеспечивают определение угловой скорости носителя и широко применяются для инерциальных измерений и в навигации. В течение последних десятилетий ВОГ успешно конкурируют с наиболее передовыми гиротехнологиями в различных приложениях. Концепция оптических гироскопов возникла уже сто лет назад, однако исследования в этой области, направленные на разработку новых проектных решений и повышение эффективности существующих приборов, продолжают активно развиваться. Среди типов ВОГ следует отметить интерферометрические, которые применяются в большинстве навигационных приложений на земле, в воздухе и на море, а также в оборонных технологиях. Конструктивные особенности ВОГ предполагают выбор источника света, схемы намотки волокна, фазовых модуляторов, методов обработки сигналов и, что наиболее важно, интегральной оптики на различных уровнях. В настоящей статье представлен подробный обзор методов разработки ВОГ и их применения.

Рассматривается задача информационной интеграции показаний акселерометров и датчиков угловой скорости бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) и данных одометра. Решение основано на использовании трехмерного инерциального и трехмерного кинематического одометрического счислений при непрерывной коррекции БИНС с помощью вычисляемых одометрических координат. Выделены значимые для точности интеграции факторы: неизвестные юстировочные углы, характеризующие ориентацию продольной оси объекта по отношению к приборным осям БИНС; линейные смещения приведенного центра БИНС относительно точки привязки данных одометра; погрешность масштабного коэффициента одометра; а также возможная рассинхронизация во времени первичных данных приборов. Описывается алгоритм комплексной обработки информации, где эти параметры включены в состав оцениваемых переменных. На основе результатов обработки представительных экспериментальных данных показана необходимость и эффективность предложенных алгоритмических решений. Статья написана в развитие предыдущих публикаций авторов, посвященных рассматриваемой задаче.

Рассматривается калибровка бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) на простом поворотном стенде (ПС) с использованием показаний только ее датчиков. В этих условиях БИНС является автономной. Известен алгоритм такой калибровки на основе обобщенного фильтра Калмана, предложенный Н.А. Парусниковым, – весьма гибкий и при определенных допущениях близкий к оптимальному. Некоторые трудности его применения связаны с линеаризацией задачи, требующей знания начального приближения оцениваемых параметров. В качестве альтернативы предлагается алгоритм, основанный на преобразовании Фурье и последующем переходе к анализу спектров данных, после чего задача калибровки становится чисто алгебраической – без проблем, связанных со сходимостью. Обсуждается точность алгоритма и степень его неоптимальности в сравнении с теоретической границей Крамера–Рао.

Для решения задачи оценивания изменчивого вектора состояния, описываемого линейным стационарным уравнением по нелинейным измерениям в рамках байесовского подхода, предлагается обобщенный метод частичного аналитического интегрирования (ОМЧАИ) и построенный на его основе субоптимальный алгоритм. На примере решения задачи оценивания часто используемого при обработке навигационной информации марковского процесса, порожденного многократным интегрированием входного сигнала в виде белого шума, подробно поясняются особенности ОМЧАИ и основные этапы построения предложенного алгоритма. Его эффективность и достоинства по сравнению с обычным алгоритмом, основанным на методе Монте-Карло, иллюстрируются на примере решения задачи коррекции показаний навигационной системы по данным о рельефе дна в ее простейшем варианте. Обсуждаются подлежащие дальнейшему исследованию вопросы, связанные с применением ОМЧАИ при решении прикладных задач обработки навигационной и траекторной информации.

Выполнен сравнительный анализ алгоритмов коррекции показаний навигационной системы автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) с использованием измерений дальностей до гидроакустических маяков при их неблагоприятном расположении относительно АНПА. Рассмотрены: рекуррентный итерационный фильтр Калмана, итерационный сглаживающий пачечный линеаризованный фильтр, а также алгоритм, основанный на их комбинированном применении, и алгоритм, построенный с использованием методов оптимизации на фактор-графах.

В статье предложен экономичный способ навигационного обеспечения группы автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), на борту которых отсутствуют дорогостоящие системы точного времени и датчики абсолютной скорости. Подход базируется на применении гидроакустической навигационной системы (ГАНС) с короткой базой (КБ). Разработан метод позиционирования АНПА, предусматривающий оценку координат подводных аппаратов на основе модели их движения. Рассматривается вариант ГАНС с КБ, в котором блок обработки принятых сигналов для формирования измерений временных задержек на АНПА дополняется функцией измерения частоты принятого сигнала. Для него построен алгоритм оценивания местоположения на основе фильтра частиц, предназначенный для работы на борту каждого АНПА в режиме реального времени. Приведены описания предложенных алгоритмов и результаты компьютерного моделирования их работы.