2022年国外惯性技术发展与回顾
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高精度和 更 小 型 化 两 个 方 向 发 展,并 在 空 间 导 航、
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市场份额为 13
.02 亿 美 元 2 ,在 高 端 惯 性 导 航 系 统
市场中仍然占据主导地位。
影响,激光陀螺在高 端 导 航 市 场 和 应 用 中 仍 占 据 主
国外关于 激 光 陀 螺 技 术 的 研 究 主 要 侧 重 于 在
导地位;光纤 陀 螺 (
FOG)技 术 相 对 成 熟,正 朝 着 更
于其完全 自 主、高 精 度 和 不 易 受 干 扰 的 特 性,被 广
泛应 用 于 陆 海 空 天 关 键 军 事 与 民 用 领 域,成 为
GNSS 之外最重要的 PNT 技术来源。
1 激光陀螺
激光陀螺基于 Sagna
c效应测量角速度,具有启
作为惯性导航系 统 的 核 心 与 基 础,陀 螺 仪 和 加
主要着力于探索降低高端产品的制造成本。
关键词:惯性技术;惯性导航;惯性传感器;陀螺仪;加速度计
中图分类号:
U666
.1
文献标志码:
A
文章编号:
2095
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用,新兴光 子 纠 缠 光 纤 陀 螺 研 究 也 在 进 行 中;微 机
光陀螺 的 性 能。2022 年,莫 斯 科 物 理 技 术 学 院 的
激光陀螺仪上的最 新 研 究 成 果,提 出 了 一 种 通 过 最
电(MEMS)陀螺和加 速 度 计 具 有 高 环 境 适 应 性、尺
产有效降低了成本,其 应 用 范 围 已 从 传 统 的 空 间 应
争的胶着,给各国国 防 装 备 的 发 展 带 来 了 重 要 的 启
用和核潜 艇 等 高 端 市 场 逐 步 拓 展 到 了 舰 船、飞 机、
示,尤其是 关 系 到 战 场 装 备 的 导 航 定 位、稳 姿 定 向
火炮和战车 等 广 阔 领 域,以 明 显 的 体 积、成 本 优 势
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额,而且该 技 术 正 在 向 导 航 级 性 能 突 破 和 发 展,目
0 引言
前已出现导航级工 程 样 机,预 计 未 来 将 进 入 高 端 战
2022 年是世界不平凡 的 一 年。从 2022 年 2 月
术级和导航级应用 市 场;半 球 谐 振 陀 螺 技 术 近 年 已
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主要应用于导航级 和 战 术 级 平 台 惯 导 系 统,由 于 具
有活动部 件,复 杂 度 和 成 本 较 高,机 电 陀 螺 的 应 用
领域在 逐 渐 缩 小;国 外 激 光 陀 螺 技 术 已 经 非 常 成
熟,并已成为导航和 战 略 级 性 能 以 及 一 些 战 术 级 性
能的标准。 受 既 有 市 场 使 用 情 况 和 技 术 成 熟 度 的
24 日至今,俄乌冲突到战争已经过去了一 年 多 的 时
实现重大突 破,其 精 度 涵 盖 战 术 级、导 航 级 和 战 略
间。这一年,不仅世 界 政 治、经 济 格 局 发 生 了 变 化,
级,随着赛峰集团实 现 半 球 谐 振 陀 螺 的 工 业 化 批 生
而且世界科技装备 也 有 了 突 飞 猛 进 的 发 展,尤 其 战
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2022 年国外惯性技术发展与回顾
淦述荣1,陈少春1,高溥泽2,宋丽君3
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1
. 北京海鹰科技情报研究所,北京 100074;
2
. 北京自动化控制设备研究所,北京 100074;
3
. 西安建筑科技大学信息与控制工程学院,西安 710055)
摘
要:惯性技术广泛应用于海、陆、空、天各种载体的导航、定位与 控 制。通 过 对 2022 年 的 IEEE
控制的核心惯性器 件 的 应 用 适 配 和 发 展 需 求,也 受
挑战着传统技术;原 子 陀 螺 和 原 子 干 涉 仪 等 量 子 惯
到极大的挑战和冲击。
性传感技术整体上 仍 处 于 工 程 化 探 索 阶 段,但 量 子
战场 电 子 战、网 络 对 抗、星 链 及 无 人 机 群 的 凸
重力仪技术得到了 较 为 快 速 的 发 展,市 场 上 已 出 现
然稳居高位,但鉴于 其 体 积 和 成 本 极 大 地 限 制 了 其
代表 的 军 事 强 国 致 力 于 发 展 多 种 可 替 代 PNT 技
应用价值,石英摆式 力 平 衡 加 速 度 计 在 近 几 年 来 由
术,通 过 大 量 引 入 各 类 自 主 导 航 信 息 源 来 补 充
应用市场推动了其 性 能 精 度、成 本 体 积 的 不 同 程 度
GPS,增强其导航 系 统 的 战 场 应 用 性 能 精 度 和 适 应
的提升,成 为 遍 及 多 个 领 域、覆 盖 多 个 精 度 级 别 层
可靠性。惯性技术 是 国 家 综 合 PNT 体 系 的 重 要 组
次的核心产品。其 中,高 抗 过 载 能 力 的 蓝 宝 石 摆 式
成部分,具 有 精 确 自 主 导 航、定 位,不 易 受 外 部 干
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显,使 GPS 在作战 使 用 过 程 中 极 易 受 到 干 扰、压 制
商业化产品 原 型;加 速 度 计 整 体 性 能 稳 步 提 升,应
与屏蔽等多种影响,单一的 GPS 导航已经难以满足
用领域不 断 拓 展。 摆 式 积 分 陀 螺 加 速 度 计 精 度 依
现代战争对于导 航 信 息 的 需 求。 近 年 来,以 美 国 为
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惯性传感器与系统会议、
DGON 惯性传感器系统会议、MEMS 国 际 会 议 和 圣 彼 得 堡 组 合 导 航 会 议
等惯性技术相关会议文献以及惯性技术领域相关机构披露的动态信 息 进 行 的 详 细 梳 理,总 结 了 光
学陀螺、微机电(MEMS)陀螺、半球谐振陀螺(HRG)、加速度计以及新兴的量子惯性传感器等惯性
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国外关于 激 光 陀 螺 技 术 的 研 究 主 要 侧 重 于 在
导地位;光纤 陀 螺 (
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于其完全 自 主、高 精 度 和 不 易 受 干 扰 的 特 性,被 广
泛应 用 于 陆 海 空 天 关 键 军 事 与 民 用 领 域,成 为
GNSS 之外最重要的 PNT 技术来源。
1 激光陀螺
激光陀螺基于 Sagna
c效应测量角速度,具有启
作为惯性导航系 统 的 核 心 与 基 础,陀 螺 仪 和 加
主要着力于探索降低高端产品的制造成本。
关键词:惯性技术;惯性导航;惯性传感器;陀螺仪;加速度计
中图分类号:
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用,新兴光 子 纠 缠 光 纤 陀 螺 研 究 也 在 进 行 中;微 机
光陀螺 的 性 能。2022 年,莫 斯 科 物 理 技 术 学 院 的
激光陀螺仪上的最 新 研 究 成 果,提 出 了 一 种 通 过 最
电(MEMS)陀螺和加 速 度 计 具 有 高 环 境 适 应 性、尺
产有效降低了成本,其 应 用 范 围 已 从 传 统 的 空 间 应
争的胶着,给各国国 防 装 备 的 发 展 带 来 了 重 要 的 启
用和核潜 艇 等 高 端 市 场 逐 步 拓 展 到 了 舰 船、飞 机、
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有活动部 件,复 杂 度 和 成 本 较 高,机 电 陀 螺 的 应 用
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实现重大突 破,其 精 度 涵 盖 战 术 级、导 航 级 和 战 略
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摘
要:惯性技术广泛应用于海、陆、空、天各种载体的导航、定位与 控 制。通 过 对 2022 年 的 IEEE
控制的核心惯性器 件 的 应 用 适 配 和 发 展 需 求,也 受
挑战着传统技术;原 子 陀 螺 和 原 子 干 涉 仪 等 量 子 惯
到极大的挑战和冲击。
性传感技术整体上 仍 处 于 工 程 化 探 索 阶 段,但 量 子
战场 电 子 战、网 络 对 抗、星 链 及 无 人 机 群 的 凸
重力仪技术得到了 较 为 快 速 的 发 展,市 场 上 已 出 现
然稳居高位,但鉴于 其 体 积 和 成 本 极 大 地 限 制 了 其
代表 的 军 事 强 国 致 力 于 发 展 多 种 可 替 代 PNT 技
应用价值,石英摆式 力 平 衡 加 速 度 计 在 近 几 年 来 由
术,通 过 大 量 引 入 各 类 自 主 导 航 信 息 源 来 补 充
应用市场推动了其 性 能 精 度、成 本 体 积 的 不 同 程 度
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的提升,成 为 遍 及 多 个 领 域、覆 盖 多 个 精 度 级 别 层
可靠性。惯性技术 是 国 家 综 合 PNT 体 系 的 重 要 组
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惯性传感器与系统会议、
DGON 惯性传感器系统会议、MEMS 国 际 会 议 和 圣 彼 得 堡 组 合 导 航 会 议
等惯性技术相关会议文献以及惯性技术领域相关机构披露的动态信 息 进 行 的 详 细 梳 理,总 结 了 光
学陀螺、微机电(MEMS)陀螺、半球谐振陀螺(HRG)、加速度计以及新兴的量子惯性传感器等惯性