倾力宇航科技发展 创新光纤陀螺技术——访中国航天电子技术研究院十三所副所长王巍

署产 品出口合 同。同时， 测量 系统在 该
国际重大科 学工程 热核聚 变试验 用电
源 电流 监控 、 天科 研现 场 电源 品质 航
监 测、 船电力监 控、 舰 有色金属 冶炼等 方面具有广泛的应用前景。 同时， 巍开拓思 路、 王 不断创新 ，
电气 系统 电学 参量 的准 确测量 是
术 、 联 网技术 方 向的进一 步 发展 起 物
到 了推 动作 用 。
螺仪 表磁 悬浮支承 的支承 力和浮子对
中精 度， 决其干扰 力矩 大、 解 启动 时间
光 纤精 密测 量技 术 ， 一种 非接触 式 是 的精确 测量 装 置 ， 是电力 系统 智能 电
网中测 量与控 制的新一 代 关键 设备 ，
因此常常需 要利 用惯 性测 量与控 制仪
表。 性测量装置 中， 惯 加速度 计可用于 测量 物体 的平动加 速度 ， 陀螺仪 则可 用于测量物体 的转动情况。目前 ， 陀螺
仪 已经 成 为现代 兵器 运动 测量与控制 技 术 中的关 键部 件 ， 第一次 世界大 在
战后 ， 美国海军 首先研制成功陀螺仪 ，
纷 纷加 入到 研 究开发 的行 列中来 。由
制成功与应用 ， 突破 了我国新型战术导
于光 纤陀螺 在运 动载体测量 和 国防领
域 的应 用非 常理 想 ， 主要 发达 国 家投
弹快 速 反应、 动可靠、 机 精确打 击和小
型化的惯 性技 术瓶 颈， 为更新换代性 成 的惯 性制导技术和产品， 拉近 了我国新
率 领其 团 队出色地 完 成 了 “ 京奥 运 度 导 弹武 器 系统 中长 期 起 着 支 撑 性 北
博 物 馆科 技 展 项 工程 ”“ 油气 管光 纤 作用 。
安全报警系统”等一系列项 目的研制 ，
产 品性能稳定 ， 得到多方 的一致好评 ，
１９ 年， ９ ５ 王巍 同志负责 了三 浮陀 螺仪 表的 关键 技 术——数 字化有源 磁
研 制了长寿 命光 纤陀 螺 组件 系列 型谱 产 品， 别用 于替 代 进 １ 性陀 螺 和 分 ３挠
三浮 陀螺 ， 目前， 这些产 品已在 对地遥
制 出了基 于长 波长 的精密 级宇航 用高
测 和科 学试 验卫星等 多颗在轨 卫星 上
良好 运行。
光纤 陀 螺仪提 出了很 高的技 术要求 。 而我 国宇航 领域 上光 纤陀螺 的应 用曾
大幅度提 高。 该光 纤惯 性系统 技术 及产 品的研
光 纤 陀 螺惯 性 制 导 技术 的 发展
【 关键词 】 突破 应 用
从 １ ７ 年光纤 陀螺 的概念被 提 出 ６ ９ 后， 它便 以显著 的优点 、 灵活 的结 构和 诱人 的前景 ， 受到世界许 多国家的大学
和 科研机构 的重 视 ， 发展 日新月异 。 不
精 度 ； 主持研 制 了基 于泡 克 尔斯 效 他
应的光 纤 电压测 量 装置 ， 克 了光路 攻
增益 变化影 响测量 精 度的难 题 ， 实现
了环 境条 件下 的长期 稳定 性 ， 达到 了
获 取电气 系统和 电气设备 运行状 况 ，
的世界 公认 的高难 技 术之一 ， 高 精 在
是 实 施 各 类 电气 控 制 的 关键 依 据 信
息 ， 电气 测量 与 控 制系 统 安 全、 是 可 靠、 定、 效运行 的基础。电学参 量 稳 有 的传 统测量 技术 由于原理 上存在一 些
化和抗 大量级冲击的高要求， 他解决了
无需温 控和减振 器 的惯 测 装置精度保
持及机械谐振 问题 ， 满足 了导弹武器 的 需求， 同时实现了战术 级惯 性系统性能 的长 期稳 定 性 ， 国 内此类 惯 性系 统 使
王巍指导研究 生开展科研工作
的标 定周 期 、 启动 时 间和带 宽等 指 标
了两部学术专著， 中《 其 干涉型光纤 陀 螺仪技 术 》荣获２ １ 年度 国家新 闻出 ０１
版总署 “ 三个一百 ” 原创 图书奖及 中国
常， 并已成功 应用于 “ 舟八号 ” 人 神 载 飞船， 即将应 用于 “ 神舟九号”等系列
载 人飞 船 。
２ ２０ ０１ ．５总 第 １ ５ ５期
章” 。同时 ， 组件作 为 “ 舟 七号” 该 神
飞 船 手 控 系统 热 备 份 件 通 电状 态 正
究、 设计 和试 验验 证工作。 要攻克 宇航 环 境下 的高 精度 ， 术上存 在很 多难 技
题， 面对一 个个技术 难点 ， 带领队伍 他 寻求全新 的技术 解决途径 。 最终 。 关键
仅 科 学家 热心 于 光纤 陀螺 的研 究 ， 许
多大公司出于对 其市场前景的看好 ， 也
装置和舰 船航姿测量等领域。
４ Ｉ ｌ 科 技 奖 励 ＣＨＩ ＡＲＤＳ Ｆ ８ ＩＫ ＩＩ ＮＡ ＡＷ ＯＲ ＳＣＩ ＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬ Ｅ ＯＧＹ
电气 系 统 电学 参量 宽 频 域光纤精密测量技术
固有 的缺 点 ，已成 为诸 多工业领 域 技
术发展 的瓶 颈。 全 光 纤 电流、电压 测 量装 置基 于 王巍 提 出的电气 系统电学参 量宽频 域
树 立了光 纤传 感系统 系列 产 品的良好 悬浮支承 系统研 制， 任课题 负责人 。 为 ： １碑 ， ３ 对航 天技 术 应 用产业 向信息 技 提高 我国新 型导弹惯 性制导用三 浮陀
术产品 ， 具有 可靠性高 、 寿命 长 、 积 体 小、 质量 轻 、 功耗低 、 启动快 、 态范 动 围大等 优 点 ， 已经成 为２ 世 纪惯 性测 １
量与制导 领域的主导产 品之一。 为典 作 型 的高技 术产 品 ， 达 国家对 此一直 发 实行严密封锁。 航 天器所 处 的太 空环境 特 殊 ， 对
实现 了技 术途径 的整体创 新， 形成 了从
光 电子器 件 、 螺仪 表 到惯 性 系统 的 陀 设 计思 路 、 术途 径 和工程 化 实现 方 技 法， 自主设计研制 了 型化 闭环单轴 光 小 纤 陀 螺和 三轴一 体光 纤 陀 螺产 品。 针 对导 弹武器对 光纤 陀螺惯 性 系统小 型
号 ”的太 空之 吻不仅 让 国人 为之 欢 呼
报 道 的实 用化 光纤 陀螺 国际最优 水平
相 当， ０ 年荣 获国家技 术 发 明奖 于２ １ ０ 二等奖。 在项 目攻关的过程中， 王巍还研究
振 奋 ，同时 也 弓 起 了世 界 的 关注 。其 １ 中， 宫一 号 目标飞 行 器主 控惯 导 设 天
能够 有效解 决互感器 高压 绝缘 困难 等
瓶颈性难题 。 王巍带领 团队研究了基 于Ｓ ｇ ａ ａ ｎｃ 干涉仪 的全 光纤 电流 测量 装置的时空
非互易性 误差机 理 ， 创新 磁光 效应 有 用信 号高精度检 测的光路 偏振 复用和 光纤 敏感 环 圈圆偏振 保持 等 方法 ， 实 现 了宽温 范 围内标度 因数 的稳 定性 ， 达 到 １ ０ Ｈ 宽 频带 和０１ ０ ｋｚ ．％的高检 测
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装备调 试 。 国在 光纤 陀螺 的研 究 方 美
面 一直保 持 领 先 地位 ， 欧洲 紧随 美 国 之后 ， 在中、 低精 度陀螺 实用化方面走 在 了世界前列。 我国光纤 陀螺 的研究 起步相 对较
晚， 国内配 套条件 差、 关键 设备缺 乏、
可借鉴的经验很少。 王巍针对当时的条 件 ， 阅了大 量的资料 。 究 工作 繁琐 查 研 而 艰难 ， 困难 如 山， 原理样 机 、 从 工程
述 了干涉型光纤 陀螺在温 度、 磁场、力
学、辐照 等环 境 条件 下误 差的机 理 、
宇航 用高精 度光 纤陀螺仪 技术 方案 ， 带领 队伍对 干涉型 光纤 陀螺仪 的空间
环 境适 应性开展 了深入 细致 的理论研
模型 及 抑制 方法 ， 出了光 纤 陀 螺应 提
用模 型及其 随机误 差特 性对飞 行器 控 制系 统 的影 响评 价与处 理 方法 ， 表 发
样 机 再到 产业化应 用绝 非 易事。经 过 多方面的深 入研 究 ， 针对重 点国防项 目
王巍向探月工程、 二代导航工程总设计师孙家栋院士汇报 工作。
的迫 切需求 ， 迎难而上 ， 出了ห้องสมุดไป่ตู้于 他 提 多约束、多目标优化设计方法 的小型化
光 电一 体结 构 闭环光 纤陀 螺仪 的技术 方案 ， 最终突破技 术瓶 颈和技术封锁，
并将其 相继推 广应用于 航海 和航空事 业 中。２ ０世纪初 出现 了飞机 陀螺稳定 器 和 自动驾 驶仪 ， ０ 纪 中叶 以后 ， ２世 惯 性导航 系统实现 工程应 用。 年来 ， 近
随着光 电技术 的迅 猛发展 ， 集光、 机、 电一 体化 的新 型惯 性陀 螺 ， 激光 陀 如 螺 、 纤 陀螺 等 ， 不断 地 发 展 并广 光 正 泛应 用于军 事领域 。光纤 陀 螺惯 性测
处于空 白状态。多年来 ， 我国多数卫星 的姿 态敏 感 系统 一直依 赖 进 口的机 电 式陀螺仪。 发 展光 纤 陀螺 已刻不 容 缓 ， 面对
精 度 光纤 陀螺仪 工程样 机 ， 国内领 居
先、 国际先进水平 ， 部分技术指 标与 已
２ １ ，“ 宫一 号”与 “ 舟八 ０１ 年 天 神
制订 了光纤 陀螺 光 电子器 件应 用体 系
和宇航 级光 电子器 件航 天行业标 准 。 在总 结研 制经 验 的基 础上 ， 系统论 他
光 纤 陀螺惯 测 装置在世界上首次 用于
空 间站 姿 态测 量与 控制 ，因其 工作 稳 定 、 能良好， 装置 已成 为交会对 接 性 该 技 术 创新 的亮 点之一 。王巍 因此被 授 予 “ 中国载 人航 天工程 突 出贡 献者 奖
备就 是王巍 组织研 制的光纤 陀螺惯 测 装 置 。在 已获 得 的公 开 报 道 中， 是 这
这种 情况 ， 巍带 领科研 团队攻 坚克 王 难 ， ２ ０ 年 起开展 了一系列光 纤 陀 从 ０３
螺 空间环 境 应用 的试验 研 究。针对 宇 航 应用 的特 殊 环境 条 件 ， 巍提 出了 王
统 输 出的非线 性 、 仪表 的空 间环 境 适 应性 等影 响环境 下精度 的一系列难 题
针对 多个系列 卫星 型号对长 寿命
不 断被 攻 克 ， 高精 度光 纤 陀螺 的高信
噪比和标 度 因数的高 稳定 性 目标得 以 实现 。 王巍 及 其科 研 团队在 国 内率先 研
高 精度 陀 螺仪 的迫切 需求 ， 他们 重 点
量系统是 ～种全 固态化 的新型惯 性技 光学 器 件 的长期 稳 定性 、 调制 器及 系
王巍 （ 左一 ） 向王礼恒、 陆元九 、 梁思礼、 庄逢甘等 院士和专家介绍光纤 陀螺及其惯导 系统技 术研 究情 况。
宇航 出版社 “ ０ 最具影 响力的１ 部 ３年 ０
（ ） 天专著” 套 航 之一。
【 关键 词 】 １０ Ｈ 宽频带 光纤 ：０ ｋ ｚ
高 压 电流 、 电压 测 量 装 置
已与德国西门子集团达成合作意 向， 签
高精度三浮陀螺仪表技术
【 关键词 】 有源磁悬浮支承系统 ： 高 精 度 三 浮 陀 螺仪 和 加 速 度 计
是 国家 重 点任 务 惯 性 制导 平 台系统 的核心 惯性仪 表 ， 是一 项 涉及 多学 科
入了巨大 的财力和 物力研发 光纤 陀 螺
技术 。
型惯性技术与发达 国家之 间的差距 ， 王 巍也 因此获 得了国防科 学技 术奖一 等 奖和国家技术 发明奖二等奖。 相关技术
已用于 国防新型 重点 型号姿 控 系统研 制， 并推 广应 用于机 载 光纤 惯 性 测量
目前 ， 些发 达 国家 ， 美 国、 一 如 德 国、 国、日本 、 罗斯等 国在光 纤陀 法 俄 螺 的研 究 方面 取得 了较 大 进 步， 些 一 中、 精度的陀螺 已经 实现 了产 品化 ， 低 而少数 高精 度产 品也开 始在军方进 行