В ЛЭТИ задают тренды нового поколения измерительных и навигационных систем
Заведующий кафедрой лазерных измерительных и навигационных систем (ЛИНС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ», профессор Юрий Филатов: «Создание стендов для калибровки и испытаний навигационных систем – направление сложное и дорогостоящее. Результаты нашей работы востребованы российскими промышленными предприятиями, которые занимаются разработкой навигационных систем. Также мы надеемся на активное сотрудничество в этой сфере с зарубежными компаниями».
История великих гироскопистов
Кафедра лазерных измерительных и навигационных систем (ЛИНС) Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» образована в 1938 году и первой в стране начала подготовку специалистов в области приборов и систем инерциальной навигации.
В разные годы на кафедре работали известные специалисты в области гироскопии: основоположник применения гироприборов на флоте профессор Борис Кудревич, крупный организатор промышленности и специалист в области морского приборостроения профессор Сергей Изенбек, конструктор гироскопических приборов Николай Остряков и многие другие выдающиеся ученые и инженеры.
За время существования кафедра выпустила свыше тысячи инженеров, большинство из которых трудится в Санкт-Петербурге, Ленинградской области и Северо-Западном федеральном округе. В их числе — руководители НИИ и крупных производственных объединений: Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии, организатор и бессменный руководитель НИИ командных приборов Вячеслав Арефьев, лауреат Ленинской премии, главный инженер ЛНПО «Азимут» Валентин Маслевский, директор НИИ прикладной механики Иларий Сапожников, лауреат Ленинской премии, директор опытного завода Олег Артемьев.
Точность — наш принцип
Разработки метрологического оборудования ведутся на кафедре ЛИНС более 30 лет. Сегодня основные научные проекты сотрудников кафедры связаны с прецизионными углоизмерительными системами и моделирующими стендами для калибровки инерциальных навигационных систем и их чувствительных элементов.
Углоизмерительные системы нашли свое развитие в новом научном направлении — лазерной динамической гониометрии. Разработанные в ЛЭТИ лазерные гониометры, предназначенные для калибровки многогранных призм, цифровых преобразователей угла, измерения угловых перемещений объектов, измерения показателя преломления, внедрены в Национальных метрологических институтах Италии, Испании, Китая. Конкурентными преимуществами динамических гониометров перед системами аналогичного назначения являются высокая точность, достоверность результатов измерений, обусловленная возможностью получения генеральной совокупности измеряемых параметров, и малое время измерений.
«Использование динамических гониометров дает возможность повысить точность цифровых преобразователей угла, используемых в системах управления высокоточных станков, антенн, телескопов. Повышение точности моделирующих стендов обеспечивает развитие систем управления подвижных объектов различного назначения — от самолетов до подводных лодок», — комментирует заведующий кафедрой ЛИНС СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юрий Филатов.
Научные коллективы ЛЭТИ неоднократно становились победителями конкурсов грантов по программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России». В 2020 году грантом РНФ поддержан проект «Развитие инерциальных сенсоров на базе кольцевых резонаторов», посвященный разработке нового поколения инерциальных систем навигации и управления движением — компактных, не содержащих подвижных частей, ударо- и виброустойчивых. Проект призван решить проблему ориентации и навигации малогабаритных подвижных объектов.
«Сегодня непрерывно снижается размер управляемых объектов, что в свою очередь требует все более компактных инерциальных систем навигации и ориентации. Кроме того, есть ряд задач, связанных с управлением маневренными объектами, для которых характерно движение с высокими и сверхвысокими ускорениями и вибрациями. Современная экономика требует развития мини- и микросенсорики для управления высокодинамичными техническими системами, в том числе беспилотными летательными аппаратами и мобильными роботами», — рассказывает руководитель проекта, профессор кафедры ЛИНС Владимир Венедиктов.
Модернизация материально-технической базы кафедры обеспечивает высокий уровень разработок и вовлечение в науку студентов. Инжиниринговый центр «Навигация и управление движением», открытый в ЛЭТИ в 2020 году при участии ООО «Инертех» и международного научно-технологического центра «Технопарк инновационного машиностроения», задействован в реализации образовательных программ подготовки бакалавров, магистров и аспирантов, включая международные стажировки и сезонные школы для иностранных обучающихся.
Молодые ученые активно участвуют в развитии научных направлений кафедры. Студент 2 курса магистратуры Виталий Шмагун участвовал в разработке лазерных интерферометров для измерения линейных перемещений, затем продолжил научные поиски во ВНИИМ, где занимался разработкой систем для создания эталона длины для метрологического обеспечения измерения длин и линейных перемещений. Сейчас магистрант учится в Техническом университете г. Ильменау (Германия) по программе «Два диплома». Доцент кафедры ЛИНС Роман Шалымов разрабатывает систему диагностики рельсового пути, в 2017 году стал победителем конкурса грантов РФФИ с проектом «Исследование возможности использования инерциальных измерений в задаче распознавания оптического изображения». Другой молодой ученый — старший преподаватель кафедры Егор Шалымов в 2018 году получил грант РФФИ на реализацию проекта «Открытые кольцевые резонаторы как чувствительные элементы миниатюрных оптических гироскопов».
«Кафедра сочетает развитие исследований на достаточно высоком уровне с реализацией приборов и систем, которые сделаны с использованием результатов этих исследований, и внедряет эти разработки в промышленность. Сотрудники кафедры также ведут разработки на малом инновационном предприятии ООО «ИНЕРТЕХ», соучредителем которого является наш университет», — отмечает Юрий Филатов.
Совместно с Всероссийским НИИ метрологии имени Д. И. Менделеева кафедрой разработаны новые государственные эталоны — Государственный первичный эталон ГЭТ 94-01, предназначенный для воспроизведения, хранения и передачи единицы плоского угла при угловом перемещении твердого тела, и Военный эталон единицы плоского угла
ВЭ-35-10. В сотрудничестве с концерном «ЦНИИ «Электроприбор» — стратегическим партнером ЛЭТИ кафедра разработала несколько углоизмерительных систем и стендов для калибровки навигационных систем. В интересах АО «Авангард» ученые разрабатывают стенды для контроля параметров цифровых преобразователей угла. Долгосрочное партнерство связывает кафедру с ФГУП «ГосНИИ Авиационных Систем», ВНИИОФИ, Институтом инженерной физики (г. Серпухов), другими крупными предприятиями, ведущими профильными НИИ и вузами страны.
Бортовые системы управления — откалиброваны
Одной из актуальных разработок ученых кафедры ЛИНС СПбГЭТУ «ЛЭТИ» является новый способ угловых измерений, который будет положен в основу создания высокоточных отечественных средств испытания и калибровки инерциальных систем управления подвижных объектов, превышающих по характеристикам мировой уровень.
«Принципиально новая концепция основана на использовании шкал, представляющих собой двумерное множество элементов с известным расположением. Измерение угла в таком методе производится с помощью регистрации 2D марки светочувствительной матрицей цифровой камеры с соответствующей обработкой изображения. Это позволяет сформировать угловую шкалу на значительно меньшей площади и повысить точность измерений», — рассказывает научный руководитель проекта, заведующий кафедрой ЛИНС СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юрий Филатов.
Предложенные учеными ЛЭТИ технологии угловых измерений лягут в основу разработки многофункционального ряда динамических моделирующих стендов для калибровки и полунатурного моделирования инерциальных навигационных систем и бортовой аппаратуры управления.
Проект ученых ЛЭТИ «Разработка прецизионных цифровых оптических преобразователей угла на основе использования динамических двумерных шкал для метрологического обеспечения бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС)» поддержан грантом РНФ в 2020 году. Проект рассчитан до 2022 года. Итогом работы станет готовый стенд для испытания навигационных систем с высокоточной измерительной системой.
Интерес к новым испытательным стендам уже проявили индустриальные партнеры, в том числе АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». Проект ученых ЛЭТИ логично вписывается в Стратегию научно-технологического развития РФ до 2035 года, одним из приоритетных направлений которой является 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.
197376, Россия, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, дом 5.
Тел. +7 812 234-46-51, https://etu.ru, e-mail: info@etu.ru
