В ЛЭТИ создают уникальный микрооптический гироскоп для беспилотного транспорта
Инновационная технология позволит усовершенствовать управление беспилотными летательными аппаратами и мобильными роботами, в том числе вне зоны приема сигнала GPS.
22.01.2021 1700
Сегодня во всем мире все чаще возникает необходимость в ориентации и навигации малогабаритных подвижных объектов. Ниша гироскопов, дорогостоящих и предназначенных для крупногогабаритных объектов (кораблей, самолетов и т.д.), занята. Непрерывное снижение размера управляемых объектов требует более компактных инерциальных систем навигации и ориентации. В этих условиях развитие сравнительно дешевых и миниатюрных гироскопов для широкого диапазона применений становится одной из важнейших задач в области разработки приборов ориентации и навигации.
Исследования научной группы под руководством доктора физико-математических наук, профессора, главного научного сотрудника кафедры лазерных измерительных и навигационных систем (ЛИНС) Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» Владимира Юрьевича Венедиктова направлены на создание первого в мире микрооптического гироскопа на основе кольцевого конфокального резонатора.
Предложенный подход базируется на исследованиях микрооптических резонаторных гироскопов, работающих на основе способов измерения угловой скорости. Миниатюрный, дешевый и высокоточный гироскоп может помочь беспилотным летательным аппаратам и автономным автомобилям оставаться на трассе без сигнала GPS.
«В настоящее время наблюдается тенденция к развитию современных транспортно-логистических систем, заключающаяся в уменьшении складских площадей, увеличении скорости и динамики товаропотоков, уменьшении размеров и автоматизации средств доставки товара конечному потребителю.
Кроме того, есть ряд задач, связанных с управлением маневренными объектами, для которых характерно движение с высокими и сверхвысокими ускорениями и вибрациями. Важно обеспечить в условиях высоких ускорений и вибраций (в предаварийных режимах работы) устойчивое управление объектами, которые в штатных условиях имеют низкую динамику движения, но крушение которых недопустимо».
Высокопроизводительные гироскопы будут востребованы в резервных навигационных системах автономных автомобилей – это габаритные и дорогостоящие приборы. Достаточно долгое время такие устройства являлись узким местом в навигационных системах. Разрабатываемые в ЛЭТИ приборы помогут устранить это препятствие, позволяя использовать высокоточную и бюджетную инерциальную навигацию в большинстве автономных транспортных средств. Такого рода резервное навигационное оборудование может также использоваться при поиске путей в местах, где сигналы GPS заблокированы, внутри зданий и помещений поможет ускорить работу складских роботов.
Основными преимуществами оптического гироскопа на основе кольцевого резонатора являются его компактность, малый вес, низкое энергопотребление, отсутствие подвижных, ударо- и виброустойчивых частей, а также невысокая цена.
В 2020 году проект ученых петербургского ЛЭТИ был поддержан грантом Российского научного фонда на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами. К 2022 году в рамках проекта будет разработан, создан и испытан прототип микрооптического гироскопа на основе кольцевого конфокального резонатора, проведен анализ путей применения свойств PT-симметрии и ее нарушения в инерциальных сенсорах на базе кольцевых резонаторов.
По словам Владимира Юрьевича Венедиктова, применяя данные приборы, можно решить также широкий круг социально-значимых задач. Одно из возможных применений – оказание помощи пожилым людям, которые отправляются на прогулку в одиночестве. Гироскоп фиксирует перемещения и в случае неординарной ситуации немедленно сообщает о местонахождении человека.
Разработка находится в русле национального проекта «Наука и университеты» и соответствует стратегическому приоритету научно-технологического развития Российской Федерации «Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта».
