惯性技术学科发展研究报告

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1、惯性技术学科发展研究报告2009～2010（全文）一、引言惯性技术是用来实现运动物体姿态和运动轨迹控制的一门技术，它是惯性仪表、惯性稳定、惯性系统、惯性制导与惯性测量等及其相关技术的总称。惯性技术涉及物理、数学、力学、光学、材料学、精密机械学、电子技术、计算机技术、控制技术、测试技术、仿真技术、加工制造及工艺技术等，是一门多学科交叉的技术，主要研究惯性仪表和惯性系统的理论、设计、制造、试验、应用、维护，广泛应用于航空、航天、航海、陆地导航及大地测量、钻井开隧道、地质勘探、机器人、车辆、医疗设备等，以及照相机、手机、玩具等领域，总之，敏感物体运动姿态和轨

2、迹、定位和定向都少不了它。惯性技术从最初的原理探究到如今的大量产品研发和应用，经历了漫长的发展历程，取得了迅速发展。以陀螺为例，从传统的浮子式陀螺发展到挠性陀螺、静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机电陀螺等多个类型，在军、民两类市场的引导下，向着“缩减成本、减小体积、满足需求”的方向不断发展；利用卫星、星光、景象、地形、重力、地磁等外部信息，实现多传感器的智能信息融合，进一步提高了导航系统的精度，也使得惯性技术和产品在更多的领域得到应用和推广。我国惯性技术的发展已有50余年的历史，从无到有，从弱到强、从落后到先进，取得了长足的进步，创造了一系列成绩；尤其

3、是改革开放以来，惯性技术产品的需求快速增长，伴随着我国计算机技术、信息技术、微电子技术、新材料、新工艺等高新技术的不断进步，惯性技术产业迅猛发展，已成为最具活力的现代工程技术学科之一。目前，我国已经基本具备了研制生产高、中、低精度惯性仪表及系统的能力和条件，我国自行研制的各类惯性产品已经广泛应用于国防建设和国民经济的各个领域，由此构成的海、陆、空、天武器的精确打击程度越来越高。特别是载人航天工程的圆满成功、探月工程的顺利实施，标志着我国惯性技术的发展已经具有相当的水平。本节主要阐述近年来我国惯性技术的发展现状和惯性技术在各领域的应用成果，分析国际惯性技

4、术发展状况及我国在该技术领域与国际先进水平的差距，研究提出未来几年内惯性技术的发展趋势，为加强我国惯性技术学科发展提出建议、措施和策略。二、近年来我国本学科的主要进展（一）惯性仪表技术我国已经建立起完备的惯性仪表研究、试验、生产体系，在基础工业进步和发展需求牵引的共同推动作用下，仪表的精度、可靠性、稳定性、环境适应性得到了较大幅度提升。以液浮陀螺、三浮（液浮、气浮、磁悬浮）陀螺、静电陀螺、动力调谐陀螺为代表的传统机械陀螺技术不断成熟；激光陀螺性能稳步提升，光纤陀螺技术快速发展；各型加速度计性能得到提高，产品系列更加丰富；微机电（MEMS）惯性仪表技术取

5、得了迅速发展，工程化应用技术取得突破；先进惯性执行机构技术研究进展迅速，已经进入工程应用；通过提升惯性技术新概念、新原理、新技术、新方法的理论研究水平，以光子晶体光纤陀螺、微光机电陀螺、原子陀螺为代表的新型陀螺技术与国际先进水平的差距不断缩小。（二）惯性系统技术惯性系统技术的研究重点主要集中在系统分析与总体技术、仪表应用技术、试验与仿真技术、标定与补偿技术等方面。在传统机械陀螺技术不断成熟的基础上，平台式惯性系统技术得到协调发展，关键技术获得成功突破，精度水平取得长足进步，形成了产品的系列化型谱；捷联惯性系统技术发展迅速，通过开展大量的基础技术研究工作

6、，系统精度水平有了较大提高，激光陀螺捷联系统技术已经达到相当的精度水平，光纤陀螺的捷联系统技术也已进入工程应用阶段，MEMS捷联系统技术正在重点研究突破；为提高惯性系统精度的陀螺监控技术取得突破进展，系统长期精度得到显著提升。（三）惯性基组合技术我国惯性基组合系统技术发展与各种导航技术的发展紧密相关：卫星导航技术随着“北斗”系统的逐步建设而不断成熟；自主研发的惯性/地形辅助导航系统已获得成功应用；地磁测量和地磁导航技术发展很快；天文导航中的星体跟踪器技术取得突破；视觉导航在景象匹配技术方面取得进步，所有这些都为我国惯性基组合系统技术发展奠定了坚实的基础

7、。（四）惯性领域测试技术与设备在惯性领域测试技术方面，主要开展了惯性仪表的环境适应性测试技术研究、惯性测量装置（IMU）的分离标定技术研究、惯性系统的字标定及辅助信息标定技术研究等工作，在系统的故障诊断与状态实时检测技术方面取得了进展。在测试设备方面，目前我国已经具备研制包括各类转台、摇摆台、角振动台、线振动台、精密离心机、六自由度仿真设备、目标运动仿真设备、负载仿真设备、复合环境测试设备在内的所有惯性系统测试及运动仿真设备的能力。（五）惯性应用技术惯性应用技术的研究进展集中体现在惯性仪表及系统自身的性能不断提高、惯性系统在不同应用场合下的环境适应性技

8、术得到提升、惯性产品的应用范围不断拓展。目前，我国航海领域高精度惯性系统已经从液浮陀螺平台系统