Ученые Томского политехнического университета вместе с промышленным партнером — томским «Научно-исследовательским институтом полупроводниковых приборов» — работают над созданием интеллектуального модуля на основе микроэлектромеханических датчиков для систем ориентации и навигации транспорта с автоматизированным управлением. Модуль позволит определять местоположение и траекторию движения автомобилей, беспилотных летательных и подводных аппаратов, не используя спутниковые системы типа ГЛОНАСС или GPS. Томская разработка заменит зарубежные аналоги, при этом политехники нашли способ сделать модуль более компактным. Недавно проект получил поддержку по Федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на общую сумму 45 млн рублей.

Основные элементы модуля — это инерциальные датчики на основе микроэлектромеханических систем. К ним относятся гироскоп — устройство, фиксирующее угловое движение объекта в пространстве; акселерометр — устройство, отслеживающее линейное движение объекта; магнитометр — датчик, реагирующий на магнитное поле Земли, он помогает определять стороны света.

«За рубежом микроэлектромеханические датчики очень развиты, на рынке они представлены в большом количестве. Но в нашей стране эта область развита недостаточно, производители вынуждены использовать импортные компоненты.

Поэтому существует потребность в отечественных системах навигации для транспорта гражданского и специального назначения. При этом нужны миниатюрные системы навигации. К концу 2019 года мы представим экспериментальный образец интеллектуального модуля на основе микроэлектромеханических датчиков, он уже ляжет в основу систем навигации», — говорит научный руководитель проекта, доцент кафедры точного приборостроения ТПУ Тамара Нестеренко.

Аналогичные модули, как правило, состоят из девяти датчиков: трех гироскопов, трех акселерометров и трех магнитометров. Политехники нашли способ сократить их количество до двух.

«В модуль войдут всего два датчика. Один сочетает функции гироскопа и акселерометра, второй — это магнитометр. Размещены они будут на одной плоскости. Площадь всего модуля будет в пределах нескольких квадратных миллиметров. Такой небольшой размер позволяет в перспективе использовать модуль для пешеходных систем навигации. Если дополнить его устройством для беспроводной передачи данных, то он сможет передавать информацию о перемещениях объекта в пункт управления. Это актуально, например, для сотрудников МЧС. Можно будет отслеживать передвижения пожарных внутри горящих строений», — отмечает инженер кафедры точного риборостроения Евгений Барбин. Добиться сокращения количества датчиков, а, следовательно, и размера всего модуля политехникам удалось за счет новых конструктивных решений. Они защищены уже пятью патентами, последний был получен летом 2017 года.

«Такие системы навигации, для работы которых не нужна связь со спутником, относятся к системам средней и грубой точности. Это по сути резервные системы, когда навигация по спутнику невозможна — это отдаленные районы, густой лес, плотная городская застройка, подводные глубины или когда аппарат может, но не должен связываться со спутником», — добавляет Тамара Нестеренко.