"Гироскопия и навигация" №1

Дается обзор использования инерциальных датчиков в настоящее время и намечаются перспективы их развития и применения в ближайшем и отдаленном будущем. Обсуждаются текущие направления развития инерциальных датчиков, а именно: интерферометрических волоконно-оптических гироскопов, микромеханических гироскопов и акселерометров, микрооптических датчиков.

Рассматриваются вопросы разработки алгоритма автоматической калибровки погрешностей списывания углов разворота кардановых колец гироориентатора прецизионной инерциальной навигационной системы (ИНС) на неуправляемых гироскопах. Исследование проведено на примере ИНС, использующей гироскопы с электростатическим подвесом ротора. Получены кинематические соотношения, связывающие указанные погрешности с погрешностями выходных данных ИНС. Показана возможность прямого измерения погрешностей списывания методом калмановской фильтрации. Построен алгоритм автоматической калибровки погрешностей списывания. Оценка эффективности разработанного алгоритма дана по результатам стендовых испытаний ИНС.

Рассматриваются неинвариантные алгоритмы обработки информации инерциальных навигационных систем, позволяющие учесть динамические свойства объекта. Проводится их сопоставление с традиционной схемой комплексной обработки, основанной на использовании принципа инвариантности.

Анализируются результаты гравиметрической съемки, проведенной в процессе выполнения сейсмических работ в одном из районов Северного моря посредством морского гравиметрического комплекса "Чекан-А". Рассматриваются особенности построения комплекса. Исследуется зависимость точности измерений от состояния моря и параметров цифрового сглаживающего фильтра. Дается оценка погрешности измерений по данным опорных измерений и расхождению значений аномалии в свободном воздухе в пунктах пересечения галсов. Проводится сравнение гравиметрических данных с сейсмическим разрезом профиля.

Для известных по структуре устройств определения местоположения подземных ферромагнитных трубопроводов [1,2] конкретизируется их состав в виде бесплатформенной инерциальной системы ориентации (БИСО) и тройки трехкомпонентных магнитометров, закрепленных на немагнитной части корпуса наземного подвижного объекта. Выводятся алгоритмы определения для значений напряженностей магнитного поля в точках установки магнитометров с учетом переменности расстояний от них до трубопровода и углов их ориентации с учетом кинематических уравнений Эйлера (с введенными в них членами коррекции от акселерометров и магнитометров). При их анализе некоторые конечные соотношения заменены на приближенные, обладающие грубостью по отношению к вариациям параметров. Произведено математическое моделирование работы системы позиционирования при движении подвижного объекта по поверхности Земли.

Обсуждается метод вывода конических алгоритмов, которые точно "подогнаны" под частотную характеристику гироскопов, используемых в бескарданной инерциальной навигационной системе. Эти алгоритмы можно синтезировать для произвольно высокого порядка точности, и они могут также обеспечить очень резкое подавление высокочастотных составляющих, чтобы минимизировать псевдоконические ошибки.

Аналитически исследуется проблема влияния внутренних напряжений на динамику твердотельных волновых гироскопов. На основе анализа нелинейной геометрии полусферы в выражение энергии деформации резонатора вводятся члены, ответственные за внутренние начальные напряжения, и задача решается в линейном приближении. Рассматривается пример важного случая распределения локальных напряжений. Исследуется особый случай влияния центробежных сил на динамику вращающегося гироскопа.

В работе представлены результаты разработки дешевого составного резонатора для волнового твердотельного гироскопа. При выборе конструктивных и технологических параметров резонатора учитывались в основном добротность и качество поверхности ножки и полусферы. Приведены расчетная зависимость уровня поверхностных потерь от размера неоднородности и профилограмма неровностей поверхности изготовленной полусферы.

По материалам открытой отечественной и зарубежной печати составлен историко-аналитический обзор развития гирокомпасов (ГК), построенных на основе гиротахометров (ГТ). Систематизирован объем знаний по таким ГК. Проведен анализ различных схем построения ГК и их сравнение по критериям: точности, быстродействия, помехозащищенности и сложности реализации. Приведены технические характеристики некоторых образцов ГК, построенных на основе ГТ.