Современная гироскопия характеризуется значительным числом видов разработанных и разрабатываемых гироскопов. Доминирующие позиции занимают волновые оптические гироскопы, реализующие релятивистский эффект Саньяка, и микромеханические вибрационные гироскопы, принцип действия которых основан на эффекте Кориолиса. Одновременно частично сохраняют свои позиции высокоточные роторные механические гироскопы, в основе которых лежат принципы динамики вращающегося твердого тела, и успешно продвигаются исследования по созданию гироскопов на принципах ядерной физики и квантовой оптики. В статье рассматриваются состояние и перспективы развития гироскопов.

Компактизация оптических квантовых датчиков, в том числе гироскопов на эффекте ядерного магнитного резонанса (ЯМР), в первую очередь предполагает уменьшение размера рабочей газовой ячейки. В данной работе рассматривается зависимость изотопического сдвига в балансной схеме гироскопа на ЯМР в изотопах ксенона от размера газовой ячейки. С этой целью проведено экспериментальное и теоретическое исследование факторов, влияющих на скорости релаксации изотопов ксенона. Представлена численная модель, позволяющая прогнозировать величину изотопического сдвига для ячеек различного размера при вариации их основных параметров, а именно температуры и давления газовой смеси. На основе результатов численного моделирования даются рекомендации по оптимизации основных параметров газовой ячейки при изменении ее размера.

Построена новая математическая модель движения монокристаллического резонатора волнового твердотельного гироскопа в виде тонкой упругой оболочки вращения на подвижном основании, учитывающая влияние электростатической системы возбуждения колебаний. При составлении выражения для потенциальной энергии упругой деформации резонатора учтена малая анизотропия типа кубического кристалла, зависящая от ориентации резонатора по отношению к кристаллографическим осям. Для описания энергии электростатического поля датчиков управления использована дискретная модель. С помощью формализма Лагранжа–Максвелла получены нелинейные дифференциальные уравнения, описывающие в одномодовом приближении колебания упругой оболочки вращения на подвижном основании. Рассмотрены вынужденные и свободные колебание резонатора. Показано, что систематическая погрешность, вызванная анизотропией упругих свойств материала резонатора, может быть скомпенсирована воздействием электростатических сил датчиков управления. Предложены управляющие сигналы для компенсации этих уходов.

Рассматривается задача снижения погрешностей по курсу и углам качки бескарданной инерциальной навигационной системы (БИНС) на волоконно-оптических гироскопах (ВОГ) навигационного класса точности при маневрировании морского объекта. Задача решается в условиях автономного режима работы системы с использованием данных относительного лага. Особенностью рассматриваемого решения является оценивание дрейфов гироскопов и смещений нулей акселерометров только в условиях маневрирования объекта с опорой на данные лага. При этом формируется признак начала маневрирования объекта. Приводятся результаты имитационного моделирования, стендовых и мореходных испытаний БИНС на ВОГ навигационного класса точности в условиях маневрирования объекта с обработкой в пакете MATLAB (Simulink) данных измерительного модуля системы, спутникового приемника и лага с учетом имитации морских течений и сноса судна.

Сопоставляются три метода определения скорости по данным GPS, которые основаны на дифференцировании фазы несущей, прямых доплеровских измерениях и технологии прецизионного точечного позиционирования. Приведены результаты статических и кинематических экспериментов с реальными данными GPS.

Предложен алгоритм коррекции навигационной системы по данным карты и измерителя, не требующий предварительного оценивания значений поля вдоль пройденной траектории. Алгоритм в полном объеме использует доступную измерительную информацию о поле и не предполагает введения его модели. Описана процедура анализа точности, используемая для оценки эффективности алгоритма. Рассмотрены особенности и достоинства предлагаемого алгоритма, которые проиллюстрированы на примере коррекции показаний морской навигационной системы по данным карты аномалии силы тяжести и измерениям гравиметра.

Описывается решение задачи пешеходной навигации по данным встроенных в смартфон приемника глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и инерциальных микроэлектромеханических «датчиков» в сложных с точки зрения приема сигналов ГНСС условиях. Для реализации метода предлагается использовать технологию определения длины шага и комплексирование спутниковых и инерциальных данных с применением расширенного фильтра Калмана. Приводятся результаты обработки натурных данных, демонстрирующие эффективность метода в неблагоприятных для работы ГНСС-приемника условиях.

Рассматривается задача позиционирования автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) по измерениям дальности и, возможно, радиальной скорости относительно одного гидроакустического маяка, составляющим скорости и приращениям координат от инерциальной навигационной системы, а также данным относительного либо абсолютного лага. Допускаются перерывы в поступлении гидроакустических измерений. Наличия априорной информации о взаимном расположении АНПА и маяка не предполагается. Для решения задачи предлагается многоальтернативный алгоритм на основе банка обобщенных фильтров Калмана, которые независимо друг от друга оценивают начальную горизонтальную дальность и погрешности используемых данных при различных гипотезах о значении начального азимута АНПА относительно маяка. Текущие координаты АНПА определяются по результатам работы фильтров с учетом апостериорных вероятностей соответствующих им гипотез. Алгоритм достаточно прост для программирования и не требует чрезмерных вычислительных ресурсов.