CC BY
20Некоторые метрологические аспекты прикладных измерений. Космическая навигация
Рассмотрены актуальные проблемы присутствия в ближнем космосе объектов земного происхождения, а также метрологические методы и средства измерений, обеспечивающие эксплуатацию этих объектов. Отмечен рост прикладных направлений аэрокосмической навигации. Приведены примеры. УДК статьи 629.7.07; 53.083.9
В.А. Грушников1
ВИНИТИ РАН, канд. техн. наук, v.grushnikov@mail.ru
1 старший научный сотрудник, Москва, Россия
Для цитирования: Грушников В.А. Некоторые метрологические аспекты прикладных измерений. Космическая навигация // Компетентность / Competency (Russia). — 2022. — № 1. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-1-10-18
ключевые слова
аэрокосмическая навигация, ориентирование в пространстве, измерения, контролируемые параметры, регистрация значений характеристических величин
а современном этапе освоения космического пространства на первый план выходят не приоритетные ранее возможности летательных аппаратов по выводу на орбиту в условиях безвоздушного пространства грузов и космических экипажей, а проблемы, связанные со все возрастающим присутствием в ближнем космосе объектов земного происхождения. Энергоэффективность и безопасность их эксплуатации зависит не только от конструктивного совершенства данных объектов, но и от системы коммуникации. Результативность в достижении этой сложной многоплановой цели обеспечивают современные метрологические методы, средства и сенсорные устройства измерений.
Возможности современной электроники и искусственного интеллекта, расширяя ареал аэрокосмической навигации, превращают ее в действенный инструмент не только гражданской геолокации, ориентации, связи, транспортной мобильности, но и электронной коммерции и многофункциональной коммутации.
Количество прикладных направлений аэрокосмической навигации растет, сферы их применения расширяются.
Разного типа средства измерений, контролируемые чувствительными элементами параметров, стали широко востребованными в пилотируемых и беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), использующихся для визуализации обследуемых воздушных и наземных пространств. Однако все они нуждаются в поверке и калибровке при стандартных процедурах валидации достоверности получаемых результатов. С этой целью в Колледже оптики и фотоники Университета региона Центральная Флорида с участием со-
трудников Технологической корпорации города Мемфиса (США) была проведена виртуальная компьютерная и экспериментально-испытательная валидация достоверности модели определения точности регистрации с применением инфракрасного датчика контролируемых параметров [1]. Ее достоверность оценивается соотношением пикового значения сигнала и уровнем шума в пикселях в зависимости от диапазона обнаружения с БПЛА видимой или скрытой цели.
Эксперименты проводились в средневолновом и длинноволновом инфракрасном участках спектра по данным, полученным лазерным дальномером. В 235 коммерчески использовавшихся БПЛА в подавляющем большинстве применялись радиолокационные и радиочастотные датчики визуальной регистрации, однако наибольшая эффективность была достигнута при использовании инфракрасных камер, а максимальная — при сдвоенных.
Верификационное имитационное моделирование проходило в среде программно-вычислительного пакета МА^АВ модифицированной версии ETEMS, в том числе с возможностью выявления несанкционированных БПЛА. В качестве факторов рассматриваемой модели использовались целевые функциональные атмосферные и т.п. регистрируемые параметры, в качестве шумовых параметров датчика — температура излучения оптики.
Сотрудники Информационно-технологического колледжа Университета канадского Калгари разработали инновационный подход к улучшению навигации БПЛА в закрытых помещениях и/или пространствах с использованием усовершенствованного измерителя скорости на основе датчика Холла [2]. В интегральном сочетании систе-
МЕТРОЛОГИЯ 11
мы инерциальнои навигации и вспомогательной системы измерений такие датчики гарантированно обеспечивают абсолютно устойчивое позиционирование БПЛА как при наличии Wi-Fi-связи, так и без нее. Причем цель достигается без использования вспомогательных источников энергии для уменьшения дрейфа регистрируемых параметров с повышенной точностью навигации БПЛА, что увеличивает полезное использование их несущей способности. Результаты контрольных испытаний подтвердили высокий потенциал нового подхода, особенно с применением расширенного фильтра Калмана, обеспечивающего 98-процентную навигационную точность.
Основное внимание сингапурских специалистов в области прикладных измерений было сконцентрировано на проблеме использования в БПЛА-монокоптерах (рис. 1) интегрированных компактных регистрирующих устройств с датчиками скорости вращения воздушного винта и датчиками потока воздуха [3]. В ходе комплексного исследования, экспериментальным путем удалось установить, что, объединяя барометрические датчики и чувствительные элементы, встроенные в мягкие эластомеры, можно получить компактные, точные, надежные и маломощные датчики, способные одновременно измерять скорость вращения и скорость воздушного потока. Численным анализом и адаптивным проектированием их удается настроить на измерение скорости вращения или расхода воздуха в определенных рабочих диапазонах. Экспериментальный датчик оказался способным измерять скорость воздушного потока до 60 м/с с частотными импульсами до 10 Гц, при которых анемометры обычно перестают функционировать.
Эти и другие оптимизационные мероприятия позволяют повысить точность аэрокосмической навигации и связи в беспроводных локальных коммуникационных сетях. Устранение локационных и позиционных ошибок в режиме реального времени дает возможность улучшить качество ком-
муникации и функционирования интернета вещей, в частности на основе протокола СоАР. Так, инженерная рабочая группа по интернету Северо-Восточного университета США разработала и внедрила несколько стандартов, предназначенных для облегчения связи в системе интернета вещей между ограниченными устройствами в сетях с низким энергопотреблением и низкоскоростными локациями [4].
В частности, эта сложная задача эффективно решается использованием серии протоколов, работающих с различными уровнями стека — от адаптации до маршрутизации. Среди них протокол ограниченных приложений, то есть протокол сеанса, который используется при передаче трафика сигналов датчиков и исполнительных механизмов о подтверждении факта первичной и повторной передачи пакетов информации в сетях с минимальными потерями энергии.
К ярким инновационным усовершенствованиям традиционных уже космических технологий можно отнести крупномасштабный пассивный лазерный гироскоп (рис. 2) для измерения параметров вращения Земли. В совместном исследовании сотрудников ключевых лабораторий измерения фундаментальных физических величин, гравитации и квантовой физики Научно-технологического университета Уханя, Научно-исследовательского центра гравитационной физики и Колледжа физики и астрономии Универ-
Рис. 1. Навигационный беспилотный летательный аппарат
[Navigation unmanned aerial vehicle]
Рис. 2. Лазерный гироскоп ситета Чжухая (оба — Китай), а также [Laser gyroscope] Исследовательского центра спутнико-
вой геодезии Технического университета немецкого Мюнхена изучается эффективность применения космических технологий для использования в различных технических приложениях, таких как мониторинг движений грунта, обнаружение параметров вращения Земли на основе релятивистского эффекта Лензе-Тирринга [5].
При отслеживании квадранта размера 1x1 м гетеролитическим пассивным резонансным гироскопом путем привязки двух лазерных лучей к соседним модам квадратного кольцевого резонатора в направлениях по и против часовой стрелки достигнуто разрешение вращения около 2x10-9 рад/с при времени интегрирования 1000 с. Чувствительность разработанного крупномасштабного пассивного лазерного гироскопа при регистрации вращений достигает уровня 2x10-9 рад-сТц-2 в диапазоне частот 5...100 Гц, до сих пор ограничиваемого шумом обнаружения, модуляцией остаточной амплитуды и механической нестабильностью резонатора.
В этой же прикладной сфере несомненный интерес представляет гибридный гетеродинный 183 ГГц-й спектрометр космического дистанционного
зондирования атмосферы на базе микроконтроллерной электронной логики 1пР/КМОП. В ходе совместного проекта сотрудники Военно-морской исследовательской лаборатории округа Колумбия, Калифорнийского университета и Лаборатории реактивного движения Пасадены (все — США) смогли оценить эффективность этого устройства при космическом дистанционном зондировании атмосферы планет Солнечной системы, в частности Земли, а также других систем Вселенной [6]. Аппарат представляет собой полнодиапазонный гибридный гетеродинный спектрометр с фосфидом индия в качестве чувствительного материала оценки принимаемого синтезированного сигнала длиной волны 28 нм и частотой 183 ГГц.
Внутренний процессор этого спектрометра настроен на частотный диапазон от 180 до 200 ГГц и потребляет всего 515 мВт электрического тока питания при напряжении 1,5/1,15 В и 1500 мВт при напряжении 1 В. Хорошее шумоподавление сигнала достигается в диапазоне температур от 700 до 1000 К в пределах интересующей полосы пропускания и повышения погрешности среднеквадратичного отклонения вплоть до 10-секундной интеграции согласно измерениям отклонения Аллана. Способность спектрометра обнаруживать газофазные молекулярные соединения подтверждена лабораторными испытаниями с использованием воды и метилцианида.
Электростатические кориолисо-вые вибрационные гироскопы на базе микроэлектромеханических систем являются, по существу, нелинейными из-за емкостных преобразователей, используемых для возбуждения и обнаружения резонансной вибрации. Несколько лет назад британские специалисты в области прикладной метрологии оценили влияние нелинейности на погрешность смещения гироскопа, зависящего от угла прецессии [7]. Традиционно считалось, что ошибка гармонического углового дрейфа обусловлена главным образом непропорциональным демпфированием. Однако
проведенные эксперименты выявили дополнительные факторы возникновения и формирования этой ошибки. Для обнаружения емкостного смещения британские метрологи предложили инновационную коррекцию нелинейности, значительно уменьшающую погрешность старшего порядка. Результаты виртуальных экспериментов на имитационных математических моделях показали, что с помощью управляемой коррекции нелинейности угловую погрешность дрейфа электростатического скоростного микроэлектромеханического интегрирующего гироскопа можно довести до менее 0,2 градуса в секунду.
Одним из важнейших компонентов средств измерений, использующихся в космической навигации, является сенсор в виде магнитометра, подверженного многим неопределенным динамическим возмущениям. В исследовании, проведенном на Факультете электроники и компьютерной инженерии Гонконгского университета науки и технологий, всесторонне проанализирована возможность оперативного анализа последствий таких возмущений с помощью нелинейной оптимизации на основе промежуточной оценки кватернионов по инерционному синтезу [8].
Предложенная оптимизация действует в границах магнитного поля, создающего ограниченное нелинейное программирование. Уникальность решения также верифицирована в виртуальных экспериментах на имитационных математических моделях, по результатам которых разработан решатель на основе внутренней точки для эффективного вычисления на встроенных чипах. В отличие от предыдущих методов и средств прикладной метрологии разработанная схема позволяет оценить смещение в условиях статического движения.
Широко использующиеся в космической навигации электростатические акселерометры имеют чрезвычайно высокую чувствительность и являются идеальными научными инструментами для измерения очень слабого ускоре-
ния. В частности, электростатический акселерометр с одной чувствительной осью может быть использован для проверки принципа эквивалентности в космосе. Емкости чувствительной оси, образованные осевыми электродами и цилиндрической контрольной массой, изменяются в зависимости от осевого движения массы, а также подвержены радиальному движению, что приводит к возмущениям поперечной связи. Для анализа влияния поперечной связи на чувствительную ось контура радиальной подвески акселерометра китайские специалисты в области прикладной метрологии разработали инновационные имитационные математические модели: нелинейную — для больших радиальных перемещений и линейную — для малых [9].
Моделирование по ним частотной характеристики показало, что эффект перекрестной связи при слабом сигнале возникает обычно в высокочастотном диапазоне. Эксперименты проводились на наземном электростатическом акселерометре с одним невращающим-ся испытательным цилиндром с целью верификации математической модели. Было установлено, что поперечная осевая связь для небольших возмущений сигнала устраняется, если положение равновесия контрольной массы отка-либровано до нулевого положения корпуса датчика.
Кроме того, постобработка данных может дополнительно ослабить возмущения поперечной связи при работе с большими радиальными движениями. Взаимозависимые возмущения связи на сигналах измерения положения и ускорения на чувствительной оси обычно устраняются в наземных экспериментах. Предлагаемая модель и разработанная компенсация возмущений могут быть распространены на приборы, работающие по принципу пространственной эквивалентности, и другие электростатические акселерометры с цилиндрической пробной массой.
Весьма востребованы в космосе усовершенствованные датчики магнитного поля, действующие по принципу
Рис. 3. Принцип устройства маховика, или шкива Вернье [The principle of the device of a flywheel or a Vernier pulley]
варисторного отклика. Североамериканские специалисты в области метрологии Инграмского колледжа инженерии Техасского государственного университета Сан-Маркоса разработали инновационный подход к созданию надежных датчиков магнитного поля, основанный на резистивных и магни-торезистивных откликах на внешние возмущения варисторного диода [10]. Эти датчики могут быть построены на керамической платформе из твердого раствора ильменита-гематита (состоящего из 55 моль% ильменита — FeTЮз, 45 моль% гематита — Fe2O3 и обозначающегося аббревиатурой 1НС 45) и применимы там, где в настоящее время используется полупроводниковый датчик с эффектом Холла.
Помимо этого, керамические датчики целесообразно применять в условиях высоких температур, при разведке и каротаже скважин и радиа-ционно-доминирующих сред. Согласно квалифицированному прогнозу датчик резистивного режима надежен и эффективен в диапазоне напряженности магнитного поля 0 < Н < 4000 Э и, вероятно, за его пределами. В магнито-резистивном режиме он должен статистически удовлетворительно работать в диапазоне 500 < Н < 4000 Э. Его чувствительность зависит от величины тока. В резистивном режиме датчик имеет чувствительность 107,4 мОм/Э при 0,5 мА, которая падает до значения 24,2 мОм/Э при 2 мА.
Важным параметром надежного функционирования различных систем и устройств космических объектов остается температура окружающей безвоздушной среды, непосредственно и косвенно измеряемая или регистрируемая разными датчиками — преобразователями физических величин в экс-
периментальных и эксплуатационных наблюдениях. Одним из эффективных является компактный датчик температуры на основе каскадного волоконного интерферометра Саньяка и волоконного интерферометра Фабри-Перо с реализацией эффекта Вернье (рис. 3). Его создатели — сотрудники Национальной лаборатории инженерных исследований космической технологии оптоэлектроники Научно-технического университета китайского Чанчуня [11].
Интерферометр Саньяка содержит волокно определенной длины, поддерживающее поляризацию волны теплового излучения, и четырехпортовый 3 дБ-соединитель. Волоконный интерферометр Фабри-Перо состоит из двух коллиматоров и волновой пластины. Оба используются для измерения температуры, но первый более чувствителен. Свободные спектральные диапазоны двух интерферометров отличаются на 0,12 нм. Результаты экспериментальных апробаций показали, что температурная чувствительность увеличена до 1,7 нм/° С для интерферометра Саньяка и до 10,28 нм/° С для интерферометра Фабри-Перо.
Интерферометрия, включая прикладную, — распространенный метод регистрации контролируемых параметров процессов в аэрокосмических приложениях. Сегодня она продолжает совершенствоваться в плане методического и инструментального (приборного) обеспечения, в том числе для измерения деформаций многоточечных оптоволоконных кольцевых датчиков СИ при реализации возможностей так называемой частотно-сдвинутой интерферометрии в космическом пространстве (рис. 4). По сравнению с традиционными методами эта схема
Рис. 4. Реализация космической интерферометрии [Implementation of space interferometry]
МЕТРОЛОГИЯ 15
позволяет измерять скорость затухания непрерывной световой волны в космическом пространстве без использования дорогих устройств. Оригинальная экспериментально-исследовательская двухэлементная система измерения деформации применяется в расширенном диапазоне контролируемого параметра и основана на использовании биконической многомодовой оптики с двумя сенсорами.
Для расширения диапазона измерений многоточечной деформации рекомендуется применять когерентные импульсы двойного гребня с широкой полосой пропускания 1,2 ТГц и интерферометр Фабри-Перо, например во временном интервале около 700 мкс.
Технология измерений на основе волоконно-оптических датчиков оптимально реализуется при использовании сенсоров кольцевого соединения, способных регистрировать скорость затухания (время срабатывания) оптического импульса во временной области, но не скорость падения интенсивности лазерного источника, то есть стабильность восприятия улучшается благодаря устойчивости датчика к колебаниям источника света. Кроме того, его чувствительность значительно повышается при усовершенствованном способе обнаружения с несколькими проходами. В то же время, чтобы получить сигнал вызова для определения напряженно-деформируемого состояния среды датчиком кольцевого соединения, необходимы импульсный лазер и высокоскоростной детектор, что повышает стоимость реализации метода и ограничивает масштабы его использования.
Преодолеть этот существенный технико-экономический недостаток можно, применив частотно-сдвинутую интерферометрию с тем же датчиком кольцевого соединения, но при использовании непрерывного лазерного источника светового излучения, медленного детектора и простого устройства низкоскоростного сбора данных для наблюдения сигнала обратного вызова. Таким образом измеряются изменения скорости затухания непрерывного све-
Количество прикладных направлений аэрокосмической навигации растет, сферы их применения расширяются
та в пространственной области вместо скорости затухания оптического импульса во временном отрезке, что в наибольшей степени востребовано при работе в космосе.
За счет приложения различных калибровочных деформаций к двум датчикам на всех этапах процесса измерений достигается линейный отклик между регистрируемой величиной деформации и генерируемым сигналом сенсора с дрейфом чувствительности к статическим деформациям 0,13676 дБ/мкс и 0,19665 дБ/мкс, соответствующим минимальным значениям обнаруживаемых и регистрируемых сигналов в 0,0123 дБ и 0,0360 дБ. Причем оба датчика стабильны и обладают большим диапазоном воспроизводимости величин сигналов, составляющим по продолжительности около 6 мкс.
Реализующая эти принципы инновационная экспериментальная установка многоточечной чувствительной системы представляет собой (рис. 5) набор полостей датчиков кольцевого соединения, каждая из которых состоит из двух ответвителей, соединяющих их выходные порты. Несколько таких полостей каскадно соединены и встроены в частотно-сдвинутый интерферометр Саньяка в качестве устройства идентификации источника непрерывного излучения.
В инновационной схеме измерения многоточечной деформации интер-
Рис. 5. Схема многоточечной системы измерения деформации FSI-FLRD
[Diagram of the multipoint deformation measurement system FSI-FLRD]
ферометр Саньяка заменен интерферометром Фабри-Перо во временном диапазоне около 700 мкс. В качестве источника непрерывного излучения здесь используется перестраиваемый полупроводниковый лазер. После прохождения через изолятор, циркулятор и волоконный ответвитель лазерный луч расщепляется на две встречные световые волны, которые начинают циркулировать в противоположных направлениях в полостях датчика одна за другой. Небольшая часть света выходит из каждой полости в тот момент, когда в них происходит одинаковое число отключений, а затем он возвращается в ответвитель. Если длина резонатора намного превышает длину когерентности источника света, то две световые волны создают помехи в от-ветвителе, затем сигнал помехи обнаруживает сбалансированный детектор.
После выполнения быстрого преобразования Фурье сигнала помехи может быть получен сигнал затухания датчика в пространственной области. Когда амплитуда спектра Фурье в пространственной области уменьшается до обратной величины начальной интенсивности, соответствующее расстояние определяется как расстояние при вызове. В качестве датчика деформации используется участок многомодо-вого волокна.
Экспериментальная установка двухточечной системы обнаружения Рис. 6. Космическая деформации с использованием метода
навигация [Space navigation] частотно-сдвинутой интерферометрии
с датчиком кольцевого соединения (рис. 5) состоит из полупроводникового лазера модели TSL-550C в качестве источника света С^ акустооптиче-ского модулятора как преобразователя частоты, сбалансированного детектора с целью дифференциального обнаружения, контроллеров с множественной поляризацией для улучшения видимости интерференционных полос, карты сбора данных и других вспомогательных компонентов схемы реализации. Выходная мощность полупроводникового лазера выбрана на оптимальном уровне 8 мВт при 1550 нм. Волоконная линия задержки около 2,5 км использовалась, чтобы избежать интерференции сигналов обратного вызова из разных полостей датчиков. Частота акустооптического модулятора варьировалась от 90 до 110 МГц с шагом 0,02 МГц со временем скачкообразной перестройки частоты 1 мс, синхронизированной с картой сбора данных. Частота ее дискретизации по электрической проводимости установлена в 100 кСм/с, что намного ниже, чем у традиционных методов интерферометрии. Для обработки данных в режиме реального времени разработано программное обеспечение в среде коммерческого вычислительного пакета LabVIEW.
Использующийся в этой измерительной системе датчик регистрации динамики напряженно-деформированного состояния отслеживает изменение градиента индекса многомодового волокна длиной 20 см между двумя стандартными одномодовыми волокнами. Расстояние между двумя склеенными точками составляет около 5 см, а сами волокна растягиваются при трансляции сигналов с шагом 0,05 мм. Для устранения недостатка больших потерь в полости датчика из-за разных режимов функционирования с неоднородным растяжением-сжатием волоконные датчики выполнены биконусными, что обеспечивает компенсацию этих потерь за счет замедления деформации. С использованием алгоритма выбора пиков найдены пики Фурье, затем получены кривые экспоненциального
оснащенная бесконтактным хроматическим конфокальным датчиком, использовалась для измерения значительного количества оптических элементов, включая большие выпуклые коники, асферику с большим наклоном, несколько поверхностей асферических и произвольных форм, а также рентгеновскую оптику скользящего падения. Полученные данные были успешно обработаны с помощью специально разработанных модифицированных инструментов анализа подгонки поверхности для определения выравнивания оптики относительно глобальной и локальной систем координат, отклонения поверхности от конструкции и действующего оптического предписания. Эта информация использовалась для моделирования и юстировки соответствующих оптических систем в исходном состоянии, включая полетную систему, состоящую из трех-зеркального анастигмата.
Выводы
аже этих немногочисленных примеров, приведенных в настоящей статье, достаточно для понимания масштабов применения современных аэрокосмических технологий, их огромного потенциала и неисчерпаемых возможностей. ■
затухания путем подгонки пиков Фурье к этой простой функции. Это позволило снизить потери в полостях до 1,4672...1,7844 дБ, а при оптимальной деформации в диапазоне 7 мкс — даже до 0,7523 дБ.
В фокусе внимания продолжают оставаться аспекты обеспечения прецизионной координатной метрологии для универсальных приложений оптического тестирования и центровки. Оптические конструкции для инструментов космической науки следующего поколения требуют нетрадиционных, асферических и произвольных форм, рецептов с жесткими допусками. Эти усовершенствованные поверхности позволяют создавать компактные и недорогие системы с превосходными характеристиками, но их сложнее охарактеризовать, а следовательно, изготовить и интегрировать. Сотрудники Центра космических полетов Годдар-да НАСА совместно со специалистами по прикладной оптике (все — США) разработали метод определения характеристик широкого диапазона оптических поверхностей без использования специальных корректоров и их совмещения друг с другом для создания высокопроизводительной оптической системы [12]. Прецизионная координатно-измерительная машина,
Список литературы
1. Gemar H., Driggers R., Tener G., Halford C., and other. Validation of infrared sensor model with field-collected imagery of unresolved unmanned aerial vehicle targets, Optical Engineering: Journal of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 2019, vol. 58, no. 5.
2. Zahran S., Moussa A. M., Sesay A. B., El-Sheimy N. A. New Velocity Meter Based on Hall Effect Sensors for UAV Indoor Navigation, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 8.
3. Fries F., Win S. K. H., Tang E., Low J. E. and other. Design and Implementation of a Compact Rotational Speed and Air Flow Sensor for Unmanned Aerial Vehicles, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 22.
4. Herrero R., Hernandez D. Forward error correction in real-time Internet of things CoAP-based wireless sensor networks, IET Wireless Sensor Systems, 2019, vol. 9, no. 1.
5. Liu K., Zhang F. L., Li Z. Y., Feng X. H. and other. Large-scale passive laser gyroscope for earth rotation sensing, Optics Letters, 2019, vol. 44, no. 11.
6. Kim Y., Zhang Y., Reck T. J., Nemchick D. J. and other. A 183-GHz InP/CMOS-hybrid heterodyne-spectrometer for spaceborne atmospheric remote sensing, IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 2019, vol. 9, no. 3.
7. Hu Z., Gallacher B. J. Effects of Nonlinearity on the Angular Drift Error of an Electrostatic MEMS Rate Integrating Gyroscope, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 22.
8. Wu J. Real-Time Magnetometer Disturbance Estimation via Online Nonlinear Programming, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 12.
9. Liu T. Y., Wang S. Y., Han F. T., Wu Q. P. Modeling and compensation of cross-axis coupling in an electrostatic accelerometer for testing the equivalence principle, Review of Scientific Instruments, 2018, vol. 89, no. 12.
10. Pandey R. K., Droopad R., Stern H. P. Magnetic Field Sensor Based on Varistor Response, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 19.
11. Zhou X., Zhou Y., Li Z., Bi M., Yang G., Wang T. Research on temperature sensing characteristics with cascaded fiber Sagnac interferometer and fiber Fabry-Perot interferometer-based fiber laser, Optical Engineering: Journal of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 2019, vol. 58, no. 5.
12. Khreishi M., Ohl R. G., Howard J. M., Papa J. C. and other. Enabling precision coordinate metrology for universal optical testing and alignment application, Optical Engineering: Journal of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 2021, vol. 3.
Статья поступила в редакцию 1.12.2021
Some Metrological Aspects оf Applied Measurements. Space Navigation
V.A. Grushnikov1, All-Russian Institute of Scientific and Technical Information of Russian Academy of Science, PhD, v.grushnikov@mail.ru
1 Senior Researcher, Moscow, Russia
Citation: Grushnikov V.A. Some Metrological Aspects of Applied Measurements. Space Navigation, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2022, no. 1, pp. 10-18.
At the present stage of space exploration, the priority problems are not the earlier priority problems of the capabilities of aircraft to orbit a given mass of cargo and even the human body in airless space, but the most relevant in the context of the increased presence of terrestrial. The energy efficiency and safety of their long-term operation depends not only on the constructive and technological optimality of the implementation of aircraft, but also on the perfection of the communication system in a space that is not so rarefied in terms of the presence of physical objects. The main burden and effectiveness in achieving this complex multidimensional goal is effectively taken over and provided by modern metrological methods, means and sensor devices for measurements.
References
1. Gemar H., Driggers R., Tener G., Halford C., and other. Validation of infrared sensor model with field-collected imagery of unresolved unmanned aerial vehicle targets, Optical Engineering: Journal of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 2019, vol. 58, no. 5, pp. 53-59.
2. Zahran S., Moussa A. M., Sesay A. B., El-Sheimy N. A. New Velocity Meter Based on Hall Effect Sensors for UAV Indoor Navigation, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 8, pp. 3067-3076.
3. Fries F., Win S. K. H., Tang E., Low J. E. and other. Design and Implementation of a Compact Rotational Speed and Air Flow Sensor for Unmanned Aerial Vehicles, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 22, pp. 10298-10307.
4. Herrero R., Hernandez D. Forward error correction in real-time Internet of things CoAP-based wireless sensor networks, IET Wireless Sensor Systems, 2019, vol. 9, no. 1, pp. 42-47.
5. Liu K., Zhang F. L., Li Z. Y., Feng X. H. and other. Large-scale passive laser gyroscope for earth rotation sensing, Optics Letters, 2019, vol. 44, no. 11, pp. 2732-2735.
6. Kim Y., Zhang Y., Reck T. J., Nemchick D. J. and other. A 183-GHz InP/CMOS-hybrid heterodyne-spectrometer for spaceborne atmospheric remote sensing, IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 2019, vol. 9, no. 3, pp. 313-334.
7. Hu Z., Gallacher B. J. Effects of Nonlinearity on the Angular Drift Error of an Electrostatic MEMS Rate Integrating Gyroscope, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 22, pp. 10271-10280.
8. Wu J. Real-Time Magnetometer Disturbance Estimation via Online Nonlinear Programming, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 12, pp. 4405-4411.
9. Liu T. Y., Wang S. Y., Han F. T., Wu Q. P. Modeling and compensation of cross-axis coupling in an electrostatic accelerometer for testing the equivalence principle, Review of Scientific Instruments, 2018, vol. 89, no. 12, pp. 124-135.
10. Pandey R. K., Droopad R., Stern H. P. Magnetic Field Sensor Based on Varistor Response, IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 19, no. 19, pp. 8635-8641.
11. Zhou X., Zhou Y., Li Z., Bi M., Yang G., Wang T. Research on temperature sensing characteristics with cascaded fiber Sagnac interferometer and fiber Fabry-Perot interferometer-based fiber laser, Optical Engineering: Journal of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 2019, vol. 58, no. 5, pp. 57-65.
12. Khreishi M., Ohl R. G., Howard J. M., Papa J. C. and other. Enabling precision coordinate metrology for universal optical testing and alignment application, Optical Engineering: Journal of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 2021, vol. 3, pp. 91-106.
DOI: 10.24412/1993-8780-2022-1-10-18
key words
aerospace navigation, orientation in space, measurements, controlled parameters, registration of values of characteristic quantities
КОМПЕТЕНТНОСТЬ
I j
I ОБЪЕДИНЕННОМУ КАТАЛОГУ «ПРЕССА РОССИИ»
