Описывается состояние разработок волнового твердотельного гироскопа (ВТГ). Показано, что в настоящее время ВТГ становится наиболее перспективным гироскопом для навигационных систем различных сфер применения. Уникальные свойства позволили ему занять лидирующее положение в космической технике. Он обеспечивает высокую навигационную точность при более низкой стоимости массового производства и меньших размерах по сравнению с кольцевыми лазерными, а также волоконно-оптическими гироскопами. Существует достаточно обширная литература, посвященная исследованиям и описанию гироскопов. Предлагается краткий обзор публикаций, предоставляющий возможность ознакомиться с современным состоянием разработок ВТГ, анализируются перспективы их дальнейшего совершенствования и применения.

Представлен обзор публикаций, посвященных разработке волновых твердотельных гироскопов (ВТГ) с металлическим резонатором, описана типовая конструкция с пьезоэлементами, используемыми в режимах возбуждения и чувствительности. Получены передаточные функции датчика угловых скоростей на базе ВТГ (ВТГ–ДУС) и интегрирующего гироскопа (ВТГ–ИГ). Дано краткое описание основных технологических особенностей производства резонатора. Приведены числовые значения параметров колебаний кромки одного из неотбалансированных резонаторов. Рассмотрены конструкция ВТГ и структурная схема электронного модуля для работы ВТГ–ДУС в компенсационном режиме. Указаны цели и особенности настройки и калибровки.
Приведены температурные зависимости характеристик точности ВТГ–ДУС для заданных диапазонов изменения угловых скоростей и температуры.
Проанализированы отклонения Аллана, в том числе для различных температур. Представлены результаты испытаний на воздействие вращения, температуры, вибрации и удара, а также достигнутая точность ВТГ–ДУС.

В статье рассматривается современное состояние оптических резонаторных гироскопов. Излагается идея, положенная в основу этого типа гироскопов. Описываются подходы к их конструкции и способу определения угловой скорости. При этом главное внимание уделено исторически первому и наиболее популярному на сегодняшний день подходу, который базируется на применении фазово-модуляционной спектроскопии и перестраиваемого лазера. Анализируется также альтернативный подход, основанный на использовании низкокогерентных источников излучения. Представлен обзор наиболее распространенных источников погрешности измерений и методов борьбы с ними. Минимальный случайный дрейф пока был достигнут за счет применения волоконных кольцевых резонаторов: 2,0 °/ч при диаметре кольца 60 мм при времени интегрирования 1 с и 1,23 °/ч при 5 с; при диаметре 120 мм достигнуто 0,37 °/ч при времени интегрирования 1 с и 0,06 °/ч при 370 с. Рассмотрены причины, в силу которых на сегодняшний день затруднено коммерческое освоение оптических резонаторных гироскопов.

Статья посвящена методическим аспектам подготовки и проведения аэрогравиметрических съемок, вопросам разработки и применения соответствующего программно-математического обеспечения, когда в качестве аэрогравиметров используется инерциально-измерительный блок (ИИБ) или инерциальная навигационная система, построенная на бескарданной технологии. В рассматриваемой задаче инерциальной аэрогравиметрии в качестве основного источника первичной информации служат показания датчиков ИИБ – акселерометров и датчиков угловой скорости. Вторым, не менее важным источником информации служат первичные измерения – кодовые, доплеровские, фазовые – приемников сигналов глобальных спутниковых навигационных систем, установленных на борту летательного аппарата и наземных базовых станциях. Представленный в статье материал базируется на практическом опыте многолетней работы авторов в области аэрогравиметрии.

В бескарданной аэрогравиметрии важное значение имеет задача начальной выставки бескарданной (бесплатформенной) инерциальной навигационной системы (БИНС) аэрогравиметра, целью которой является определение углов ориентации корпуса БИНС по измерениям на стоянке летательного аппарата перед полетом. Эта информация, в свою очередь, позволяет вычислить смещение нулевого сигнала вертикального акселерометра БИНС. При решении аналогичной задачи на конечной стоянке можно определить линейный тренд в смещении нулевого сигнала за время полета. Особенностью рассматриваемых задач является возмущение измерений инерциальных датчиков за счет неконтролируемых угловых движений основания БИНС, вызванных внешними механическими воздействиями на корпус аэрогравиметра во время стоянок. В работе предложен алгоритм начальной и конечной выставки аэрогравиметра, включающий определение углов ориентации корпуса БИНС и смещений нулевых сигналов всех трех акселерометров на стоянках до и после полета. Показано, что с помощью алгоритма можно вычислить также поправки масштабных коэффициентов акселерометров. На реальных данных демонстрируется работоспособность алгоритма в условиях угловых движений основания. Приводятся оценки точности калибровки акселерометров на основе сравнения с другим алгоритмом, и анализируются погрешности автономного инерциального счисления БИНС.

В статье рассматриваются вопросы создания лунной навигационной спутниковой системы и лунной орбитальной базы на основе высоких околокруговых орбит искусственных спутников Луны с использованием российских средств выведения. Исследуются две задачи построения лунной орбитальной системы для навигационного обеспечения предстоящего освоения Луны. Приведены результаты анализа орбитальной эволюции космического аппарата (КА) при движении в реальном поле Луны под влиянием гравитационных возмущений. Показано, что высокие полярные околокруговые орбиты вокруг Луны способны сохранять свою форму в течение длительного времени. Рассмотрена задача выведения КА на такие орбиты с использованием нескольких схем выведения. Проанализирована конфигурация лунной навигационной спутниковой системы, иллюстрирующая принципиальную возможность ее построения, а также создания лунной орбитальной базы на основе использования спутников, расположенных на высоких околокруговых орбитах вокруг Луны, с выведением их ракетами-носителями.

В статье описываются алгоритмы позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), применяемые на всем маршруте его приведения и причаливания к подводному причальному устройству. Маршрут состоит из нескольких этапов. На каждом из них реализуются различные методы позиционирования АНПА с использованием стандартного набора оборудования, которым оснащаются современные аппараты тяжелого класса. Оцениваются погрешности определения местоположения на каждом этапе, а также время решения задачи позиционирования на бортовом вычислителе АНПА.

В статье анализируется траектория смаза, т.е. движения проекции точечного источника света по плоскости изображения, которая возникает при взаимном перемещении цифровой камеры и наблюдаемой сцены во время экспозиции. Расчет траектории смаза осуществляется путем решения системы дифференциальных уравнений кинематики плоского движения точки, записанной через измерения векторов угловой скорости и кажущегося ускорения. Формулируемая задача названа «специальной задачей» инерциальной навигации с целью подчеркнуть ее отличия от задачи бесплатформенной инерциальной навигации в общепринятом смысле. Система уравнений специальной задачи получена в координатах плоскости изображения. Приведены модельные примеры расчета траекторий смаза при наблюдении точечных целей движущейся камерой для двух предельных случаев – удаленной звезды и близкой неподвижной цели. В первом случае демонстрируется возможность повысить вероятность обнаружения смазанного изображения звезды в шуме и устранить непредсказуемую систематическую погрешность в определении ее координат.

Рассматривается задача стабилизации малых колебаний гироскопической системы со многими степенями свободы и медленно изменяющимися параметрами. Для ее решения применяется принцип динамического программирования Беллмана. Приближенная методика синтеза регулятора основывается на асимптотическом решении уравнения Гамильтона – Якоби – Беллмана методом усреднения. Используется квадратичный критерий оптимальности, зависящий от амплитуд колебаний системы и управления. Предлагаемый подход применяется при линейных возмущениях общего вида и возмущениях, связанных с медленным изменением параметров системы, и позволяет осуществить синтез регуляторов в аналитическом виде.

С 21 по 24 марта в ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» прошла юбилейная XXV конференция молодых ученых (КМУ) с международным участием «Навигация и управление движением». В рамках конференции состоялись круглый стол при поддержке секции молодых ученых международной общественной организации «Академия навигации и управления движением» (МОО АНУД) и семинар «Физиологические основы навигации птиц».