光纤陀螺的应用与发展

１ ０ ｌ一 Ｏ １ ０ ＯＯ ．ｌ ｏ． １ １ １ｏ ｏ ｌＯ ＯＯ
零 偏 稳 定 性（／） 。 ｈ
出现凭借着全 固化 高寿命 的优点开始渐渐的 占领
了传 统 机 械 陀螺 的应 用 领 域 。 光纤 陀 螺 作 为 应 用 是 最 为 广 泛 的 ，是 基 于
应 用 情况 １８ ９ ７年 为 美 国 陆 军 设 计 火 炮 制
度的光纤 陀螺用 于地形跟踪 匹配和导向 ，美 国陆
军装 甲车辆和 自行火炮的光纤陀螺 占有率 已经超
过 ６ ％ ，在未来几 年 内陆用 领域有 望完 全取代 ０
机 械 陀螺 。
３ ．国 内光 纤 陀螺 的发展 现 状
导 航 分 界 线 地 球 转 速
位 ，并广泛地应用于航空航天飞行器 、飞机 、导 弹 、舰船与车辆的导航 、航姿航 向控制 、 自动寻 的制导 、稳瞄稳像系统等领域 。要实现 自主定位 导航 ，只要知道运载体 的原始位置 ，使用加速度 计和 陀螺仪分 别测量线 性加 速度和旋 转角速度 ， 再对测量值进行积分运算就可 以知道运载体 的姿 态和轨迹 … 。而 光纤 陀螺作 为一 种 重要 的惯 性
＜ ．ｏ ０ｏ１
精密航天器应用 ，精密瞄准与跟踪
航 天 时 代 ｎ０ 。ｂ １／ 电 子公 司
应用于航空
、
航 天 领 域
表 ２ 国外各公 司光 纤陀螺应 用水 平 一 ］
公 司 名称 主 要 性 能 零 偏稳 定 性
以及导弹系统 中 ，卫星和宇宙飞船也装 配了高精
纤 陀螺 的特 点介 绍 了在 各 个领域 的应 用 ，调 研 了光 纤 陀螺在 国 内外 的发 展 现 状 ，并指 出 了光 纤 陀螺
的发展 趋 势 。
关 键 词 ：光 纤 陀 螺 惯 性 技 术
惯性 技 术 的应 用 可 以实 现运 载 体 的 自主测
量 ，因此 它 在 现 代 国 防科 技 中 占有 十 分 重 要 的地
图１ 陀螺 零偏 稳 定性
陀 螺 的应 用 领 域 主 要 是 由陀 螺 零 偏 稳 定 性 决
Ｓｇａ 效应 的原理工作 的。与机械陀螺相 比 ，光 ａｎｃ 纤陀螺无运 动部件 、使用 寿命 长 ；全 固化结 构 、 抗 冲击能力 强 ；测量 动态 范 围大 、无 预热时 问 、
定的 ，由此可见光纤 陀螺的应用几 乎覆盖 了目前 所需要 的全部领域 ，见表 １ 。正是 因为这些优 点
利顿 （ 美国）
Ｏ
．
０ ８ 。 ｏ １ ／ｈ
导系统 ，能 承受 ２０ 的加 速 ０％ 度。２ ０世纪 ９ ０年代初应用于海 军舰 载 机 导 航 和 火 控 系统
主要 研 究 高 精 度 光 纤 陀 螺 ， 主
霍尼韦尔 （ 国） 美
Ｅ ｍＦ Ｇ ｕ ０ （ 国） 法
Ｆ ｚ ｐ ｉａ ｉｏ ｔｋ
０
．
Ｏ ｏ ８。 ｈ ｏ３ ／
要用 于潜 艇 导 航 系 统 和 深 层 空 间 飞 行 。 民 用 方 面 包 括 波 音 ７ ７飞 机 和石 油 钻 井 导 向 ７
国内从事光纤陀螺研 发生产 的单位 主要 有 ：
传 感 器 ，用 于 测 量 运 载 体 的 角 速 度 ，是 构 成 惯 性 系统 的 核 心器 件 ，相 当程 度 上 决 定 了整 个 惯 性 系
统的性能 。
１ ．光 纤 陀 螺 的研 究 与 应 用
在近几 十年 里 ，常用 的陀 螺仪 包 括 框 架 陀 螺 、液浮陀螺 和挠性 陀螺这些含有转 子的机械陀 螺 ，他们 的工作都是基 于转动部件在 高速旋转 时 产 生 的大 角度 惯 量 来 测 量 角运 动 的 。光 学 陀螺 的
公 司
名称
主要 性 能 零偏稳定性
ｏ ５ ／ｈ ｏ 。
应 用 情 况
＞１ Ｏ
ｌ一１ ０ ０ １～１Ｏ ． ．
陆地交通工具 导航，机器人 姿态控制 ，照相 机或 者 天线 稳 定 装 置
无 人 驾 驶 飞 机 ，战术 导 弹 制 导 导航 参 考 系 统 （ ＨＲ ） Ｓ Ｓ ，卫 星 姿 态 测 量
的存在 ，光纤 陀螺在今后 相当长的一段时间内会
成 为陀螺市场上 的主流产品。
启动时 问短 ；不受地球吸引力影 响 ；工艺相对 简
光 纤 陀 螺 的 应 用 与 发 展
表 １ 光纤 陀螺 的应 用领域
零偏 稳 定 性 （／ ） 。ｈ
应 用 领 域
表 ３ 国 内各公 司光 纤陀螺应 用水 平
Ｏ ｏ ｌ Ｏ ０ 航 空航 天惯 导 系 统 ，航 海 导航 ．ｏ ～ ． ｌ
中 国 兵 器 工 业 系 统 ００ 。ｈ ． １／ 总体部
大量应用 于陆用装 甲车 辆、 自行火 炮以及布撒器 等 弹载系 统。捷 联惯 导系统 已经 可 以 取 代 法 国 的 ＳＧ Ｉ－
ＭＡ ０ ３
北 京 航 空 Ｏ
．
航 天 大学 浙 江 大 学 ０
．
有完整的光纤 陀螺 生产线 ，光纤 陀 螺 的 实 验 室水 平 达 到 国际水 平
主 要 研 究 中 低 精 度 、低 成 本 的 消 偏 型 光 纤 陀螺
７ ／ 。ｈ
０
．
０ ～０ １ 位 １ ．
火炮捷联惯导 ，航空器 导航 ，地球 测量 ，卫星定
２０ 月 ０ 年３ １
国 防 技 术 基 础
第３ 期
光 纤 陀 螵 的 应 用 与 发 展
周 泓 （ 华 北 光 学 仪 器 有 限 公 司军 代 室 ） 驻
摘
要 ：光 纤 陀螺作 为 惯性技 术 的核 心 器件 ， 已经逐 渐 成 为 陀螺 市场 的 主 流产 品 。本 文根 据 光
单 ，价格便 宜 ；对捷联应用有先天优势 。与激光
陀螺相 比 ，光纤 陀螺 的成本低 、性价 比高 ；体积
小 、功耗低 、应用灵活 ；克服 了激光陀螺闭锁带 来 的负效应 ；随着工 艺和信 号处 理方案 的发 展 ， 精度也可 以和激光 陀螺相 当。 目前实 际应用 的陀 螺零偏稳定性如 图 １ 所示 。