В работе рассматривается активная стабилизация периметра лазерного гироскопа в широком температурном диапазоне с помощью подвижного зеркала, снабженного пьезокерамическим приводом. Выполнен анализ основных конструкций пьезокорректоров, применяемых в отечественных лазерных гироскопах. Построены компьютерные модели пьезокорректоров, позволяющие изучать перекосы и искривления поверхностей пьезозеркал по их резонансным колебательным характеристикам. Путем сравнения расчетных данных и результатов эксперимента установлена связь между движениями зеркал и выходными параметрами лазерных гироскопов. Предложены возможные доработки конструкций пьезокорректоров, позволяющие повысить точностные и эксплуатационные характеристики лазерных гироскопов.

В АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» накоплен большой опыт в области разработки и применения электростатических подвесов (ЭСП) чувствительных масс различных инерциальных датчиков – гироскопов и акселерометров. В статье приводятся схемы, положенные в основу того или иного прибора. Делается попытка обобщения принципов построения и поиска единых подходов к созданию инерциальных чувствительных элементов (ЧЭ) с использованием ЭСП.

МЭМС-гироскопы на базе вращающегося диска (МГВД) были разработаны для замены вибрационных гироскопов в электронных устройствах массового потребления. МГВД обладают высокой точностью, стабильностью и широким динамическим диапазоном при измерении параметров движения, стабилизации изображений и т.д. Вместе с тем для повышения их эксплуатационных характеристик и надежности, а также с целью уменьшить габариты, что обеспечит им конкурентные преимущества, необходимо их эффективное терморегулирование. Это остается актуальной проблемой, особенно при высоких тепловых нагрузках. Для улучшения тепловых характеристик МГВД рассматривается возможность применения наножидкостей, в частности водного раствора наночастиц диоксида циркония ZrO₂ пяти концентраций – 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8% и 1%. Исследования проводились при пяти скоростях вращения. Дополнительно анализировалось влияние на теплоотдачу различных уровней шероховатости поверхности диска – 0,025, 0,05 и 0,1 (в безразмерной форме) и скоростей вращения и концентрации наночастиц. Согласно наблюдениям, наночастицы повышают теплоотдачу. При угловой скорости 1000 рад/с и концентрации наночастиц 1% максимальное повышение теплоотдачи составило примерно 27%. Шероховатость поверхности вне зависимости от ее уровня оказывает минимальное влияние: теплоотдача возросла всего на 0,31%. Различные показатели эффективности прибора представлены графически. Результаты настоящего исследования могут быть полезны для улучшения тепловых характеристик МГВД за счет применения наножидкостей и соответствующих угловых скоростей при высоких тепловых нагрузках – до 500 Вт/см² . Перечисленные методы способствуют миниатюризации компонентов и обеспечивают их конкурентоспособность на рынке электронных устройств широкого потребления.

В статье рассматривается задача идентификации (детектирования, фильтрации и сопоставления с картой) светофоров по последовательности изображений в активных системах помощи водителю трамвая, оснащенных несколькими камерами с разными фокусными расстояниями. Подробно описывается ход решения задачи – от формирования измерений на выходе нейронной сети (детекций) для каждой из камер до сопоставления результатов с картой. В отличие от других исследований на эту тему авторы настоящей работы используют 3D-измерения в качестве выходных данных для нейронной сети и сигма-точечный фильтр Калмана (UKF) для определения положения светофора, а также новый способ объединения данных двух камер. Эффективность предложенного алгоритма и его модификации оценивалась в натурных условиях. Результаты экспериментов показали, что совместно с системой управления трамваем, оснащенной двумя камерами, алгоритм позволяет достичь точности 76,19% и полноты 97,46%.

Под астрономической калибровкой понимается определение постоянной ориентации цифровых камер относительно инерциального модуля с использованием наземных наблюдений звезд. В первой части работы (см. [1]) рассматривалась калибровка относительной ориентации всех камер, позволяющая объединить раздельные результаты их измерений в наблюдения одной «виртуальной» камеры. Вторая часть посвящена калибровке ориентации виртуальной камеры относительно инерциального измерительного модуля. Калибровка выполняется на простом стенде, который не позволяет точно ориентировать калибруемый прибор относительно звезд. В связи с этим калибруемые параметры оцениваются по приращениям ориентации прибора за промежуток времени между астрономическими измерениями. Получены выражения для расчета приращений ориентации из инерциальных и астрономических измерений и ковариационных матриц этих приращений. Показано, что не всякая калибровочная траектория приводит к однозначной оценке калибруемых параметров. Сформулировано необходимое условие для отбора нужных траекторий. Получено выражение, с помощью которого по астрономическим измерениям вычисляется ковариационная матрица погрешностей определения ориентации инерциального модуля. В этом выражении учитываются конфигурация звезд, наблюдаемых виртуальной камерой, погрешности ее калибровки, приведенные в первой части статьи, и погрешности калибровки ее ориентации относительно инерциального модуля, полученные в второй части. Экспериментально определена среднеквадратичная погрешность астрономической калибровки этой ориентации – около 6″.

В статье предложен алгоритм определения дефектов рельсового пути по показаниям инерциальных датчиков с учетом прохождения болтовых стыков. В качестве математического аппарата использованы непрерывное вейвлет-преобразование и частотный анализ. Алгоритм опробован на выборке экспериментальных данных, показана эффективность его применения.

В статье описывается инновационный метод автономной навигации самоходного колесного робота Pioneer P3-DX в условиях наличия как статических, так и динамических препятствий. Для управления роботом используется алгоритм искусственных потенциальных полей (ИПП), позволяющий рассчитывать безопасную траекторию, а также нейросеть, помогающая классифицировать области вероятной опасности. Три ультразвуковых датчика обеспечивают измерение расстояния для оценки опасности, что наряду с данными об относительной скорости и направлении дает возможность идентифицировать области повышенного (зона 1) и меньшего риска (зона 2). При обнаружении опасности система нечеткой логики обеспечивает эффективное предотвращение столкновения, регулируя скорость колес. Результаты моделирования, проведенного в среде MATLAB и V-REP, демонстрируют эффективность предложенного алгоритма по сравнению с альтернативными подходами для навигации автономных мобильных роботов в сложных условиях с разными уровнями риска. Показано, что алгоритм обладает такими преимуществами, как адаптивность, отказоустойчивость и надежность.

3 октября 2024 г. состоялось 56-е общее собрание международной общественной организации «Академия навигации и управления движением» (АНУД).

1–3 октября 2024 г. в АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» состоялась XXXIV конференция памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова.