В статье анализируется современное состояние разработок волоконно-оптических гироскопов (ВОГ). Делается обзор рынка гироскопов для инерциальной навигации, отдельно рассматривается ниша, занимаемая ВОГ. Кратко поясняется принцип действия этих приборов, приводится классификация существующих видов ВОГ, их преимущества и недостатки, дается описание некоторых существующих образцов в качестве примеров. Перечисляются также основные отечественные и зарубежные производители ВОГ. Кроме того, анализируются тенденции развития ВОГ и приводится оценка изменений рынка гироскопов в ближайшем будущем.

Представлен аналитический обзор публикаций, в которых описывается применение вращения инерциального измерительного модуля (ИИМ) для повышения точности бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС). При этом выделяется два направления. Одно из них связано с преобразованием характера изменения погрешностей инерциальных датчиков (ИД) при использовании автокомпенсационного вращения (АКВ) ИИМ. Приводятся критерии выбора эффективного закона АКВ, направленного на минимизацию накопленной погрешности вырабатываемых БИНС параметров. Наряду с преимуществами этой технологии перечисляются и ее недостатки, которые могут существенно ограничить потенциально достижимую точность. Другое направление касается повышения наблюдаемости составляющих модели погрешностей ИД за счет вращения ИИМ при решении задачи фильтрации погрешностей БИНС. Описывается модель погрешностей ИД, сформулирована задача рекуррентной фильтрации погрешностей БИНС, направленная на их уточнение, при наличии эталонной информации о координатах и скорости движения. Предложены способы количественной оценки наблюдаемости составляющих модели погрешностей ИД.

В статье описывается методика контроля шестиосных блоков чувствительных элементов бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) – измерителей угловой скорости и кажущегося ускорения с неортогональной ориентацией измерительных осей. Разработка методики осуществлялась в рамках модернизации транспортной системы космических кораблей типа «Союз» по программе Международной космической станции (МКС). Эффективность предложенного подхода была подтверждена результатами наземных и летных испытаний на 86 кораблях типа «Союз» и «Прогресс» с 2002 по 2023 г.

Рассматривается волновой твердотельный гироскоп с плоски ми электродами, применяемый в контуре управления и навигации подвижных объектов. В целях повышения его точности поставлена задача построения новой математической модели, учитываю щей нелинейные свойства электромеханической системы управления колебаниями полусферического резонатора. Математическая модель динамики резонатора строится на основе дифференциальных уравнений Лагранжа–Максвелла. Полученная нелинейная модель исследовалась с помощью асимптотического метода осреднения Крылова–Боголюбова. Продемонстрировано, что опорное напряжение на плоских электродах управления гироскопа вызывает систематический уход и изменение резонансной частоты. Приведен пример, показывающий влияние опорного напряжения на дрейф гироскопа и на уменьшение частоты колебаний резонатора.

Задачи по передаче данных под водой на дальность более десятков метров в настоящее время решаются с помощью гидроакустических (ГА) модемов. В частности, ГА-модемы предназначены для обмена данными при позиционировании и навигации как единичных подводных аппаратов, так и их группы. В последнее время при групповом использовании автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) широко востребованы методы сетевой связи для обмена навигационными данными. В частности, они применяются для поддержания точного геометрического построения АНПА в группе (так называемой формации) и/или для обмена навигационными и другими данными с сопровождающими плавсредствами. Эти методы могут быть комбинированными, т.е. обеспечивать не только собственно обмен данными между аппаратами об их взаимной/относительной позиции (для поддержания формации), но и геопривязанное позиционирование под водой для групповой навигации в системе географических координат. Тем не менее при создании технологий координированного или кооперированного использования групп АНПА надо учитывать ряд факторов. С увеличением числа взаимодействующих подводных аппаратов их частое обращение к ГА-среде является нежелательным, поскольку узкая пропускная способность ГА-канала связи значительно ограничивает трафик данных под водой. Кроме того, важным требованием к ГА-системе АНПА является минимизация ее воздействия на ГА-среду, в частности для снижения заметности подводного аппарата при работе его бортовой системы ГА-связи и позиционирования.

С целью повышения точности навигации подвижного объекта и надежности извлечения информации из изображений в монокулярных системах на основе методов одновременной локализации и построения карты окружающего пространства (simultaneous localization and mapping – SLAM) при слабо выраженной текстуре сцены предложен метод визуально-инерциальной одометрии с использованием ключевых точек и линий на изображениях. Преимущества метода заключаются в простоте обнаружения линий в реальном пространстве, а также в высокой точности. Комбинирование ключевых точек и линий обеспечивает точное позиционирование SLAM-системы в пространстве со слабо выраженной текстурой, а используемые при этом данные инерциального измерительного модуля (ИИМ) формируют априорную информацию и информацию о масштабе. Оптимизация определения положения производится за счет уменьшения ошибки точечно-линейной репроекции и погрешностей ИИМ методом группового выравнивания точек (bundle adjustment). Предлагается усовершенствованный алгоритм EDlines, который позволяет контролировать длину последовательности пикселей для повышения эффективности распознавания линий и уменьшения их рассогласования. Результаты экспериментов на общедоступных базах данных EuRoC и TUM RGB-D подтверждают работоспособность алгоритма в режиме реального времени, его более высокую точность локализации и робастность по сравнению с визуальными SLAM-методами на основе только ключевых точек и только линий.

Космический эксперимент (КЭ) «Ураган» на Международной космической станции (МКС) направлен на отработку научной аппаратуры (НА) и методов наблюдения различных объектов и явлений на Земле. Часть НА уже функционирует на борту станции, а часть должна быть отправлена на орбиту в ближайшее время. В отличие от отечественных орбитальных станций «Салют» и «Мир» МКС не была приспособлена для наведения установленной на ней аппаратуры на исследуемые объекты вследствие малого располагаемого кинетического момента гиродинов, установленных для управления ориентацией МКС на американском сегменте. Это потребовало разработки специальных методов и устройств для наведения НА КЭ «Ураган» на изучаемые объекты, позволяющие оптимизировать программу исследований эксперимента на МКС. В статье рассмотрены эти методы.

В статье определяются углы ориентации малых спутников по измерениям звездных датчиков и интегрирующих гироскопов. Дрейф гироскопов учитывается путем добавления смещения нуля в вектор состояния и его оценивания. В качестве метода оценивания применяется двухэтапный фильтр нетрадиционной структуры. На первом этапе используется сингулярная декомпозиция (СД) для формирования измерений, определяющих ориентацию. На втором – сформированные линейные измерения обрабатываются с помощью обобщенного фильтра Калмана (ОФК). Эти два этапа объединены в единый алгоритм ОФК-СД, что обеспечивает высокую точность оценивания ориентации спутника.

В предложенном алгоритме ОФК-СД используются два типа моделей – кинематическая (без учета динамики движения спутника) и полная, учитывающая и динамику. Чтобы определить уровень, при котором погрешность ОФК-СД- фильтра, обрабатывающего полную модель, превысит результат обработки им кинематической модели, рассматриваются несколько вариантов априорных значений неопределенностей знания главного момента инерции спутника.

В статье сравниваются результаты испытаний бескарданных электростатических гироскопов, укомплектованных роторами, светоконтрастный рисунок на которые нанесен или по покрытию из нитрида титана, или по бериллию. Предложены и обоснованы критерии, по которым сопоставляются приборы с разными типами роторов. Проанализирована необходимость внесения изменений в технологию изготовления ротора в зависимости от совершенствования его конструкции и отработки отдельных операций технологического процесса. Показана обоснованность маркирования на определенном этапе растрового рисунка по нитрид-титановому покрытию, при этом в дальнейшем сохраняется возможность снова наносить рисунок непосредственно на бериллиевую поверхность ротора.

Статья представляет собой обзор публикаций, посвященных вопросам кибербезопасности на море, связанным с навигационным обеспечением мореплавания. Обсуждаются киберугрозы в отношении ЭКНИС, автоматической идентификационной системы, регистратора данных рейса и интегрированной навигационной системы в целом. Отмечаются специфика кибербезопасности беспилотных судов, влияние на кибербезопасность человеческого фактора, анализируется нормативная база по борьбе с киберугрозами.

Предложен подход, позволяющий определить параметры модели движения надводного морского объекта в условиях воздействия на него внешних возмущений с использованием измерений курса, скорости рыскания, скорости относительно воды и данных спутниковой навигационной системы (СНС). Структура модели задается в пространстве состояний.

Задействуется критерий близости реакций на заданное управление реального объекта и модели его движения при одних и тех же внешних возмущениях. Предлагается применить фильтр Калмана, в вектор состояния которого включено описание возмущений, и итерационную процедуру оценки параметров при минимизации критерия. Показано, что в этом случае обеспечивается устойчивость идентификации параметров модели при различных внешних возмущениях. Приводятся результаты моделирования, позволяющие оценить качество этой идентификации. Подход опробован в ходе натурных испытаний высокоскоростного катера.

В статье описываются результаты исследования зависимости h-параметра катушек волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) от температуры. Показано, что термозависимость h-параметра катушки ВОГ имеет разную природу в диапазонах отрицательных и положительных температур. Отмечается, что при работе в широком температурном диапазоне серьезно ограничить точность ВОГ может поляризационный эффект. Предлагаются способы его устранения.

16 ноября в Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана состоялось общее собрание международной общественной организации «Академия навигации и управления движением» (АНУД), по священное 85-летию кафедры приборов и систем ориентации, стабилизации и навигации (ИУ-2).