Современное состояние и тенденции развития инерциальных навигационных систем на кольцевых лазерных гироскопах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В статье обобщены и проанализированы сведения по высококачественным инерциальным навигационным системам, выпускаемым серийно. Представлена динамика рынка высококачественных инерциальных систем и гироскопических датчиков за последние 10 лет. Показано доминирование инерциальных систем на кольцевых лазерных гироскопах для краткосрочной и автономной навигации. Рассмотрены преобладающие конструктивно-технологические решения современных кольцевых лазерных гироскопов. Отмечена общность зарубежных приборов по оптико-физической схеме. Выявлены ключевые разработчики лазерных инерциальных систем. Показан тренд на уменьшение массогабаритных характеристик, снижение стоимости и энергопотребления кольцевых лазерных гироскопов при сохранении требуемой точности и устойчивости к внешним воздействиям.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Антон Олегович Синельников

АО «ГосНИИП»; Российский университет дружбы народов (РУДН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: photonics@technosphera.ru
ORCID iD: 0000-0002-5579-3509

к.т.н, нач. лаб., доц. каф. «Нанотехнологии и микросистемная техника»

Россия, Москва; Москва

Николай Вадимович Тихменев

АО «ГосНИИП»

Email: photonics@technosphera.ru

к. ф.-м.н, нач. отд.

Россия, Москва

Александр Александрович Ушанов

АО «ГосНИИП»

Email: photonics@technosphera.ru
ORCID iD: 0009-0009-3703-9981

вед. инж.-электроник

Россия, Москва

Владимир Михайлович Медведев

АО «ГосНИИП»

Email: photonics@technosphera.ru

д. т.н, проф., ген. директор

Россия, Москва

Список литературы

  1. Peshekhonov V. G. The Outlook for Gyroscopy. Gyroscopy Navig. 2020;11:193–197. https://doi.org/10.1134/S2075108720030062. Пешехонов В. Г. Перспективы развития гироскопии. Гироскопия и навигация. 2020;28(2) (109):3–10. doi: 10.7463/0517.0001153.
  2. Loukianov D., Rodolff R., Sorg H, Stieler B. Optical Gyros and their Application (Gyroscopes Optiques et leurs Applications). RTO AGARDograph 339, 1999.
  3. Peshekhonov V. G. High-Precision Navigation Independently of Global Navigation Satellite Systems Data. Gyroscopy Navig. 2022;13:1–6. https://doi.org/10.1134/S2075108722010059. Пешехонов В. Г. Высокоточная навигация без использования информации глобальных навигационных спутниковых систем. Гироскопия и навигация. 2022; 30 № 1 (116): 3–11. doi: 10.17285/0869-7035.0084.
  4. Chopra K. N. Optoelectronic Gyroscopes. Progress in Optical Science and Photonics. Springer. Singapore. 2021; 11. https://doi.org/10.1007/978-981-15-8380-3.
  5. Zhenfang Fan, Baolun Yuan, Hui Luo, Zhongqi Tan, Suyong Wu, and Shaomin Hu. Random walk reduction in dithered ring laser gyroscope. Opt. Express. 2023;31: 7959–37967. https://doi.org/10.1364/OE.500916.
  6. Robin L., Perlmutter M. Gyroscopes and IMUs for Defence Aerospace and Industrial. Report by Yole Development. 2012.
  7. Troadec C., Girardin G., Perlmutter M. High-End Inertial Sensors for Defense, Aerospace & Industrial. Market and Technology. Report by Yole Development. 2015.
  8. Damianos D., Girardin G. High-End Inertial Sensors for Defense, Aerospace & Industrial Applications. Market and Technology Report by Yole Development. 2020.
  9. Damianos D. High-End Inertial Sensors. Market and Technology Product Brochure by Yole Development. 2022.
  10. Global Inertial navigation systems (INS) market (2023–2028). Report by Mordor Intelligence. 2023. http://www.mordorintelligence.com.
  11. Ring Laser Gyroscope Market Report: Trends, Forecast and Competitive Analysis to 2030. 2024. https://www.researchandmarkets.com/reports/5928625/ring-laser-gyroscope-market-report-trends#rela4–5030627.
  12. Choi W. S., Shim K. M., Kim C. J., Park B. Y. Effective Frequency Lock-In Changes of a Ring Laser Gyroscope Due to Harmonic Components of Dithering Signal. IEEE Sensors Letters. 2023; 7(5): 1–4., May 2023. Art no. 1500504, doi: 10.1109/LSENS.2023.3267886.MINS 2. Marine Inertial Navigation System. Raytheon Anschütz Gmb H. www.raytheon-anschuetz.com.
  13. Northrop Grumman Delivers 8,000th LN-100 Inertial Navigation System. Photo Release. 2013. http://media.globenewswire.com/noc/mediagallery.html?pkgid=18902.
  14. Tazartes D. An historical perspective on inertial navigation systems. 2014 International Symposium on Inertial Sensors and Systems (INERTIAL). Laguna Beach. CA. USA. 2014; 1–5. doi: 10.1109/ISISS.2014.6782505.
  15. Sinelnikov A. O., Tikhmenev N. V., Ushanov A. A., Nazarov S. I. Interaction of the Dither of a Ring Laser Gyroscope with an External Mechanical Disturbance. IEEE Xplore. 2023;1–4. doi: 10.23919/ICINS51816.2023.10168376.
  16. Kuznetsov E., Golyaev Yu., Kolbas Yu., Kofanov Yu., Kuznetsov N., Vinokurov Yu., Soloveva T. Thermal computer modeling of laser gyros at the design stage: a promising way to improve their quality and increase the economic efficiency of their development and production. Optical and Quantum Electronics. 2021; 53(10); 596: 1–15. doi: 10.1007/s11082-021-03253-8
  17. Sinelnikov A. O., Zubarev Y. A., Tereshenko D. A. Rapid Persistence Testing of Ring Laser Gyroscopes. 2023. 30th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS). Saint Petersburg. Russian Federation. 2023: 1–3. doi: 10.23919/ICINS51816.2023.10168522.
  18. Naumov A. S., Sigaev V. N. Transparent Lithium-Aluminum-Silicate Glass-Ceramics (Overview). Glass Ceram 2024;80:491–499. https://doi.org/10.1007/s10717-024-00639-4. Наумов А. С., Сигаев В. Н. Прозрачные ситаллы на основе литиевоалюмосиликатной системы. Стекло и керамика. 2023; 96(11): 54–63. doi: 10.14489/glc.2023.11.pp.054-063.
  19. Sinelnikov A. O., Zapotylko N. R., Zubarev Y. A. et al. Aspects of Sitall SO-115M Use in the Fabrication of the Optical Components of He–Ne Ring Lasers. Glass Ceram, 2023. https://doi.org/10.1007/s10717-023-00579-5 Синельников А. О., Запотылько Н. Р., Зубарев Я. А., Катков А. А. Особенности применения ситалла СО-115М при изготовлении оптических деталей кольцевых He-Ne лазеров. Стекло и керамика. 2023;96(5)(1145): 3–13. doi: 10.14489/glc.2023.05.pp.003–013.
  20. Miniature Inertial Measurement Unit. Proven performer for satellite and deep-space-probe applications. 2021. Honeywell Aerospace. http://www.aerospace.honeywell.com.
  21. HG5700 Inertial Measurement Unit. 2021. Honeywell Aerospace. http://www.aerospace.honeywell.com.
  22. HG1700 Inertial Measurement Unit. 2022. Honeywell Aerospace. http://www.aerospace.honeywell.com.
  23. HG9900 Inertial Measurement Unit. 2018. Honeywell Aerospace. http://www.aerospace.honeywell.com.
  24. HG2170 Laseref™ Marine Inertial Navigation System. 2016. Honeywell Aerospace. http://www.aerospace.honeywell.com.
  25. LASEREF IV retrofit program. 2022. Honeywell Aerospace. http://www.aerospace.honeywell.com.
  26. DRU-H-R. Dynamic Reference Unit-Hybrid Replacement. Datasheet. 2024. EMCORE. http://www.emcore.com.
  27. PNU/UPNU- with Commercial GPS Receiver. Position and Navigation Unit/Universal Position and Navigation Unit. Datasheet. 2024. EMCORE. http://www.emcore.com.
  28. Inertial Measurement Units. KG-IMU-KIT. Datasheet. 2020. Kearfott. www.kearfott.com.
  29. Sokolov A. V., Tarasovskij D. O., YAshnikova O. M. Analiz opyta kompanii Safran v oblasti tochnogo priborostroeniya. Morskoe oborudovanie i tekhnologii. 2023; 1(34):98–113. Соколов А. В., Тарасовский Д. О., Яшникова О. М. Анализ опыта компании Safran в области точного приборостроения. Морское оборудование и технологии. 2023;1(34): 98–113.
  30. The European leader in aerospace navigation. Setting the global standard for 70 years. 2017. Safran Electronics & Defense. http://www.safran-electronics-defens.com.
  31. http://www.thalesgroup.com.
  32. http://www. iai.co.il.
  33. MINS 2 Marine Inertial Navigation System. http://www.raytheon-anschuetz.com.
  34. iPRENA-M-H Precision Inertial/GNSS/VMS based Navigation System. Technical Data. 2023. iMAR Navigation. http://www.imar-navigation.de.
  35. Istomina N. L., Karyakina L. V. Domestic Photonics Market. Photonics Russia. 2024. 18(3): 218–223. doi: 10.22184/1993-7296.Fros.2024.18.3.218.223.
  36. Liapidevskiy A. V., Zhmud V. A. The main research in foreign electronics and photonics. Automatics & Software Enginery. 2023; 2 (44): 100–150.
  37. Dell ‘Olio F., Natale T., Wang Y. C., Hung Y. J. Miniaturization of Interferometric Optical Gyroscopes: A Review in IEEE Sensors Journal. 2023;23(24): 29948–29968. 15 Dec.15, 2023. doi: 10.1109/JSEN.2023.3327217.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Эволюция мирового рынка инерциальных технологий с 2011 по 2019 год

Скачать (361KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Тенденции мирового рынка RLG

Скачать (207KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение гироскопических датчиков по стабильности смещения: a) в 2011 году; b) в 2019 году

Скачать (441KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Продукция корпорации Northrop Grumman: а) КЛГ ZLG с магнитооптической подставкой; b) ИНС LN-100

Скачать (612KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Виброподвесы и корпуса КЛГ с периметром от 16 до 34 см

Скачать (2MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Продукция корпорации Honeywell: КЛГ а) GG-1308; b) GG-1320; ИНС с) HG1700, d) HG5700, e) HG9900

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Системы позиционирования и наведения PNU/UPNU и DRU-H-R фирмы EMCORE

Скачать (851KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Малогабаритный ИИБ KI-4921 на базе монолитного КЛГ T24-B фирмы Kearfott

Скачать (1MB)
Метаданные
10. Рис. 9. Продукция фирмы SAGEM: КЛГ а) GLC-16; b) GLC-32; ИНС с) Sigma-95L; d) Sigma-95N

Скачать (1MB)
Метаданные
11. Рис. 10. Продукция фирмы Thales: а) трехосный монолитный КЛГ PiXYZ-22; b) ИНС TopAxyz

Скачать (733KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Продукция концера IAI: а) треугольный КЛГ; b) ИИБ TRL-16m

Скачать (1MB)
Метаданные
13. Рис. 12. Лазерные ИНС: a) Mins 3 (фирма Raytheon); b) iPRENA-M-H (фирма iMAR)

Скачать (732KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Демонстрационные образцы продукции компании SNP на выставке Фотоника-2023

Скачать (2MB)
Метаданные

© Синельников А.О., Тихменев Н.В., Ушанов А.А., Медведев В.М., 2024