AP26104843 – Исследование и примение волоконно-оптических гироскопов для развития системы навигации

Цель –  Целью данного проекта является исследование возможностей применения волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) для улучшения современных навигационных систем. Основное внимание уделяется анализу принципов работы ВОГ, их преимуществ перед традиционными гироскопами и роли в повышении точности и надежности навигации. Проект также рассматривает перспективы использования ВОГ в автономных системах, таких как беспилотные транспортные средства, и изучает новейшие технологии, направленные на улучшение характеристик ВОГ.

Актуальность: Современное развитие экономики и технологий требует высокоточных систем навигации и стабилизации, востребованных в авиации, космосе, транспортной и оборонной сферах. Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) представляют собой перспективное направление, обеспечивающее компактность, простоту конструкции и высокую точность, ранее доступную только лазерным гироскопам (КЛГ). Исторически развитие ВОГ связано с долгим совершенствованием компонентов и технологий, начиная с открытия эффекта Саньяка и первых КЛГ в 1960-х годах, до практических реализаций ВОГ японскими учёными в начале 1990-х. Сегодня ВОГ достигают стабильности нулевого смещения до 0,001°/ч и имеют потенциал дальнейшей миниатюризации, включая микрооптические гироскопы, что делает их особенно актуальными для интеграции в современные навигационные системы. Мировой рынок гироскопов продолжает активно расти: в 2019 году его стоимость оценивалась в 2,23 млрд долларов США и прогнозируется на уровне 2,9 млрд долларов к 2025 году, при этом на долю оптических гироскопов приходится большинство финансовых показателей. Для Казахстана разработка и внедрение ВОГ является важным шагом для создания национальной инфраструктуры исследовательско-измерительных приборов, повышения точности навигации и обеспечения технологической независимости в ключевых секторах экономики.

Научный руководитель: Таштай Ерлан Таштаевич, Кандидат технических наук, Ассоциированный профессор

Ожидаемые и достигнутые результаты:

Ожидаемые результаты проекта по разработке ВОГ для навигационных систем включают как теоретические достижения (анализ и моделирование), так и практические результаты (разработка прототипов, испытания, публикации). Эти результаты позволят создать современные волоконно-оптические гироскопы с высокой точностью и устойчивостью к внешним воздействиям, что станет важным шагом для их применения в автономных навигационных системах и космических аппаратах.

Ожидается, что результаты исследования будут опубликованы в рецензируемых научных журналах с высоким импакт-фактором, что поднимет видимость проекта в мировом научном сообществе. Эта публикация позволит совершенствовать научный диалог и обмен опытом с другими исследователями в области сейсмологии и оптических технологий. В ходе реализации проекта в период с 2024 по 2026 годы запланировано опубликование - не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded и входящих в 1 (первый) и (или) 2 (второй) квартиль по импакт-фактору в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 65 (шестидесяти пяти);

- а также не менее 1 (одной) статьи или обзора в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКНВО;

Создание многофункциональных волоконно-оптических датчиков, способных повысить безопасность эксплуатации объектов сейсмологического мониторинга, представляет собой еще один перспективный результат проекта. Эти датчики будут способствовать более точному и надежному получению данных о сейсмической активности. Также ожидается один докторант выйдет на защиту на этой области.

Важным аспектом проекта является исследования могут служить основой для обучения студентов и молодых исследователей, что способствует развитию кадрового потенциала в данной области.

Проведена разработка и обоснование ключевых параметров для гироскопов, специально предназначенных для высокоточных навигационных систем. В рамках этой работы определены основные характеристики, такие как стабильность смещения нуля и стабильность масштабного коэффициента, которые критически влияют на точность навигационного решения. Дополнительно были обоснованы требования к угловому случайному блужданию и необходимости обеспечения широкого динамического диапазона для адекватной работы в условиях высоких маневров. Установлено, что минимизация чувствительности к внешним воздействиям, таким как температура и вибрация, является решающим условием для стабильной работы системы. Таким образом, сформирован полный набор основных характеристик, обеспечивающих заданную точность и надежность навигационной системы при эксплуатации.