Последнее десятилетие отмечено бурным ростом количества миссий, где используются малые космические аппараты (КА) массой до нескольких десятков килограммов, включая кубсаты, применяемые во многих областях. Перечисление и анализ реализованных, разрабатываемых и планируемых миссий стало уже бесперспективным делом для научной статьи: информация меняется настолько быстро, что, пожалуй, лишь интернет-ресурсы способны уследить за всеми изменениями на этом рынке. Околоземные миссии кубсатов все больше и больше становятся прерогативой инженеров и технологов, строятся даже заводы, серийно производящие малые КА для массового применения. Эта тенденция пока не затронула межпланетные миссии на базе малых КА, поскольку технологии, используемые для разработки больших КА, предназначенных для межпланетных миссий, ограниченно применимы для малых аппаратов, что касается и баллистических аспектов таких миссий. В первую очередь это связано с тем, что у них недостаточно энергетических возможностей для существенного изменения траектории движения, передачи сигнала на дальние расстояния, автономности существования, навигационного обеспечения аппаратов и радиационной стойкости в межпланетном пространстве. С точки зрения научной новизны решаемых КА задач и основы для баллистической реализации именно межпланетные миссии при влекают внимание исследователей. В работе обсуждаются способы межпланетного передвижения малых КА и формулируются проблемы, требующие решения в недалеком будущем.

В статье обсуждается возможность применения в инерциальной навигации интерферометров на холодных атомах. Представлены погрешности этого нового типа датчиков, а также один из методов оперативного оценивания различных погрешностей формирования его выходного сигнала. Выводится и анализируется структура обобщенного фильтра Калмана, в котором данные атомного интерферометра используются в качестве измерениядля коррекции систематических погрешностей традиционного инерциального измерительного модуля, что повышает точность работы бесплатформенной системы любого подвижного объекта. Повышение точности исследуется аналитически на основе установившихся дисперсий фильтра, а также посредством моделирования для околоземных спутников. Продемонстрирована коррекция погрешностей грубого инерциального измерительного модуля в процессе лабораторного эксперимента при имитации атомного интерферометра датчиком более высокой точности. Поскольку применение обсуждаемого прибора в качестве гироскопа, как ниже отмечается в статье, ограничено, предложенная схема обеспечивает возможность работы атомного интерферометра в качестве датчика с шестью степенями свободы – как трехосного акселерометра и трехосного датчика угловой скорости.

В статье рассматривается проблема повышения эффективности работы магнитооптического зеемановского лазерного гироскопа при неблагоприятных воздействиях окружающей среды. Развитие и совершенствование технологии создания этого типа приборов позволяют существенно уменьшить источники их дрейфа нуля с сохранением остальных свойств и эксплуатационных характеристик. В частности, подтвержденная в ходе исследования возможность значительного снижения ключевых управляющих токов гироскопа, таких как токи накачки активной среды и управляющие токи частотной подставки, позволяет повысить измерительную точность как самих гироскопов, так и навигационных систем на их основе.

Специфика предложенного в первой части статьи полиномиального фильтра, ориентированного на решение задач фильтрации при наличии квадратичных нелинейностей как в уравнениях динамики, так и в уравнениях измерений, его особенности и преимущества по сравнению с обобщенным фильтром Калмана поясняются и иллюстрируются на методическом примере и примерах решения задач обработки навигационной информации.

Специфика предложенного в первой части статьи полиномиального фильтра, ориентированного на решение задач фильтрации при наличии квадратичных нелинейностей как в уравнениях динамики, так и в уравнениях измерений, его особенности и преимущества по сравнению с обобщенным фильтром Калмана поясняются и иллюстрируются на методическом примере и примерах решения задач обработки навигационной информации.

Для навигации автономных роботов необходима робастная и точная система навигации, работающая в режиме реального времени. В таких сложных условиях, как пропадание сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и плохая видимость (темнота, туман, дым или прямой солнечный свет), методы на основе технического зрения не могут обеспечить надежную навигацию. В связи с этим возникает необходимость использовать инерциальные датчики и частотно-модулированные радары непрерывного излучения, не подверженные влиянию таких факторов. В работе предлагается система с несколькими одновременно работающими миллиметровыми радарами. Калибровка измерительного канала каждого радара производится в процессе решения задачи. На основе данных одного радиолокационного обзора (далее – скана) осуществляется совместная обработка измерений трехмерной собственной скорости и курсового угла, определяемого исходя из предположения о манхэттенской геометрии окружающего пространства. Представлен подробный анализ работы алгоритма по реальным данным. Показано, что алгоритм радиолокационной инерциальной одометрии (РИО) превосходит по качеству работы современный метод стереовизуальной инерциальной одометрии (ВИО), поскольку обеспечивает работу при плохой видимости и требует небольших вычислительных ресурсов.

В статье рассматривается возможность уточнения параметров модели погрешностей вращающегося измерительного модуля (ИМ) на волоконно-оптических гироскопах (ВОГ) бесплатформенной инерциальной навигационной системы (ИНС) в условиях эксплуатации. При этом ИМ помещен в двухосный карданов подвес для осуществления модуляционного вращения. Основное внимание уделяется оценке погрешностей масштабных коэффициентов ВОГ и акселерометров, неортогональностей их измерительных осей и относительных временных запаздываний (групповых задержек) инерциальных датчиков при штатном вращении ИМ по данным навигационного решения ИНС в обсервационном режиме ее работы. Приводятся также описание и результаты оценивания так называемых румбовых дрейфов ИМ, появление которых может быть обусловлено возмущающими силами, связанными с географическими осями или осями корпуса центрального прибора системы. Исследования проводятся по результатам имитационного моделирования ИНС на ВОГ.

Резонансные режимы движения, проявляющиеся в существенном увеличении амплитуды колебаний по пространственному углу атаки, могут привести к невыполнению целевой задачи полета. В связи с этим в статье исследуются резонансные режимы движения аэродинамически стабилизированных наноспутников формата CubeSat при полете на низких круговых орбитах при малой инерционно-массовой асимметрии. В отличие от осесимметричных тел вращения у наноспутников формата CubeSat резонансы могут проявляться не только из-за наличия малой асимметрии, но и по причине форм-фактора прямоугольного параллелепипеда. В работе получены формулы для определения критических значений продольной угловой скорости наноспутника, при которых выполняются условия возникновения резонансных режимов движения, а также предложен подход к предотвращению возможного появления резонансов для наноспутников класса CubeSat.

В статье описывается интерферометрический волоконно-оптический гироскоп (ИВОГ) новой конфигурации – с модулятором двулучепреломления (ИВОГ-МДЛП). В соответствии с разработанной схемой собран макет прибора, на котором проведены испытания по оценке его дрейфа на неподвижном основании. Определена зависимость дрейфа ИВОГ-МДЛП от температуры. По результатам испытаний погрешность оценки угловой скорости вращения составила 0,05°/ч, однако при этом выявлена повышенная чувствительность прибора к изменению абсолютной температуры.