Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых инструментальных средств для навигации и определения ориентации объектов в пространстве

Докладчик: Агафонов Вадим Михайлович

Должность: доцент, к.ф.м.н.

Цель проекта:
Исследование и разработка научных и технических решений для создания высокоточной системы ориентации объектов в пространстве. Определение ориентация объектов в пространстве является технической задачей, важной для решения задач навигации, высокоточного выставления антенн, строительства тоннелей. В данном проекте задачу предполагается решить путем создания автономного, т.е. не использующего спутниковую навигацию или другие внешние референсные данные, компактного устройства, способного с высокой точностью определить направление местной вертикали и положение вектора угловой скорости вращения Земли. На основе полученных данных определяется ориентация объекта, на котором установлены создаваемые инструментальные средства.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными результатами выполнения проекта будут:
1. алгоритмы высокоточного определения ориентации в пространстве, в том числе, методы компенсации влияния различных источников ошибок;
2. технические решения для создания измерительного блока (совокупности датчиков для измерения направления угловой скорости вращения Земли и направления местной вертикал), блока обработки данных и интерфейсов для визуализации данных и их передачи в систему управления движением объекта;
3. программные решения для функционирования блоков устройства;
4. рекомендации по использованию полученных результатов в технике.

Основной количественной характеристикой высокотехнологичной продукции, создаваемой в рамках проекта, является точность измерения углового положения объекта в пространстве, запланированное значение которого должно быть не хуже 0.1 градуса, при времени измерений менее 200 сек. Устройство должно быть компактным (объем менее 2-3 литров) и обеспечивать цифровую обработку и передачу данных об ориентации конечным пользователям. Последними могут быть как оператор, так и система управления объектом, для измерения ориентации которого используется разрабатываемое устройство.

Принципиальная новизна проекта обусловлено новизной элементной базы. В свою очередь, использование новой оригинальной элементной базы означает необходимость решения ряда принципиальных научных и технических задач. К таким задачам относятся, в частности, построение оптимальных алгоритмов обработки данных с датчиков, с учетом требующей создания модели ошибок, оптимизация их конструкции, создание механической системы, с требуемой точностью реализующей динамический метод определения ориентации объекта.

Конечные заявленные результаты проекта отвечают мировому уровню.

Запланированные результаты будут получены теоретически, методами моделирования и экспериментально, на образцах элементов разрабатываемых инструментальных средств. Проект будет завершаться созданием экспериментального образца устройства для определения ориентации объектов и экспериментально проверкой достижения требований ТЗ. Такой подход позволяет провести достаточно полную апробацию найденных технических решений, что минимизирует минимизирует научные и технические риски при переходе к последующим стадиям ОКР и организации производства.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Области применения предлагаемой разработки включают:
1) навигацию наземных транспортных средств, подводных и надводных аппаратов и судов;
2) точное выставление начальных значений параметров в навигационных системах; калибровку и предполетную подготовку навигационных систем самолетов;
3) персональную навигацию;
4) направленное бурение скважин;
5) прокладку тоннелей, геодезические работы, геофизику;
6) целеуказание на удаленный объект;
7) определение ориентации неподвижных объектов;
8) высокоточную ориентацию мобильных и стационарных систем связи;

Практическое внедрение результатов проекта предполагается осуществлять путем создания в ходе последующих ОКР и коммерциализации устройств, специально разработанных на базе выполняемых ПНИ, для перечисленных выше областей применения.

Разрабатываемые технические средства могут оказать существенное влияние на развитие аппаратуры и методов навигации, прежде всего, для определения ориентации объектов в условиях отсутствия спутникового сигнала (под землей, под водой, в помещениях), в том числе в части расширения экспортного потенциала отечественной продукции и импортозамещения.

Текущие результаты проекта:
Первый этап проекта посвящен. преимущественно, теоретическому анализу проблемы. Основными полученными, при этом, результатами являются:
1. совокупность, теоретически обоснованных, технических требований к блокам и узлам экспериментального образца средств для высокоточного определения ориентации объектов в пространстве;
2. модели ошибок, учитывающие шумы, влияние чувствительности датчиков угловых движений к линейным ускорениям, температурную нестабильность;
3. алгоритмы определения ориентации объектов в пространстве, в том числе алгоритмы компенсации ошибок измерений;
4. результаты анализа информационных источников, в том числе. патентов, данные маркетингового анализа.