船舶惯性导航技术应用与展望.pdf

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1、第34卷第6期2012年6月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34．No．6Jun．，2012船舶惯性导航技术应用与展望张崇猛，蔡智渊，舒东亮，侯巍(天津航海仪器研究所，天津300131)摘要：以惯性导航技术的发展历程为基础，结合相关文献资料。简述了各类惯性导航器件的工作原理，综合阐述了国内外船舶惯性导航技术的发展水平和应用概况，并对国内外发展应用情况进行了比较分析，对未来船舶惯性导航技术及其系统技术的发展进行了展望，对船舶惯性导航技术的发胶方向提出了看法。关键词：船舶惯性导航；

2、液浮陀螺；动力调谐陀螺；静电陀螺；光学陀螺；硅微陀螺中图分类号：U675．73文献标识码：A文章编号：1672—7649(2012)06一0003-,06doi：10．3404／j．issn．1672-7649．2012．06．001ApplicationandprospectofshipinertialnavigationtechnologyZHANGChong—meng，CAIZhi-yuan，SHUDong·liang，HOUWei(TianjinNavigationInstrumentResearchIn

3、stitute，Tianjin300131，China)Abstract：Thispaperisbasedondevelopmenthistoryofinertianavigationtechnique，accordingtorelatedliterature，describesallkindsofinertialnavigationsensorprincipleofwork，comprehensiveelaborationthedevelopmentlevelofgeneralapplicationofthes

4、hipinertialnavigationtechnologyathomeandabroad，andtocontrastthedevelopmentsituationofthedomesticandforeign，lookforwardthefutureofshipinertialnavigationtechnology，andputsforwardsomeopinionsonthedevelopingdirectiontotheshipinertialnavigationtechnology．Keywords：

5、shipinertialnavigation；floatedgyro；DTG；ESG；opticgyro；MEMS1概述惯性导航是一门涉及精密机械、计算机、微电子、光学、自动控制、材料等多种学科和领域的综合技术，包括系统技术、惯性元件技术及其测试技术。各领域(特别是军事领域)应用需求的增长是惯性导航技术拓展新方向的源动力，科技的蓬勃发展支撑着惯性技术不断进步，推动其应用于更宽广的领域。惯性导航系统是一种自主式的导航设备，能连续、实时地提供载体位置、姿态、速度等信息；特点是不依赖于外界信息，不受气候条件和外部各种干

6、扰影响。陀螺仪是其核心部件，按工作原理分为2大类。一类是以经典力学牛顿第二定律(F=mu)为基础的陀螺仪(通常简称机械陀螺)；另一类是以非经典力学爱因斯坦相对论原理(E=hv)为基础的陀螺仪(如振动、光学、硅微陀螺等)。按理论建立、技术发展和制造技术出现，惯性技术发展可以概括划分为如图I所示的4个阶段，折线下方为该阶段发展依据的主要技术理论，上方为各阶段出现的惯性器件及其精度，各阶段之间并无明显界线。第一代惯性技术指1930年以前的惯性技术，奠定了整个惯性导航发展的基础。牛顿三大定律的建立成为惯性导航的理论基础。

7、1852年法国科学家傅科提出陀螺的定义、原理及应用设想；1908年由德国科学家安修茨研制出世界上第l台摆式陀螺罗经；1910年德国科学家舒勒发现了陀螺罗经的无干扰条件，即舒勒调谐原理；美国人斯佩里于1911年、英国人S．G．布朗于1916年分别研制出以他们姓氏命收稿日期：201l-11-25；修回日期：2012-02-02作者简介：张崇猛(1975-)，男，高级工程师，从事惯性导航系统和综合导航系统技术研究。4舰船科学技术第34卷19．16}．1ilt_￡端IH^目搏#￡I，0}^．txMITI筮墨＆．!鲨釜鳖1

8、93019蚰19如图1惯性技术发展历史简图Fig．1Diagramofinenifltechnologydevelopmenthistory名的陀螺罗经。前苏联也于20世纪30年代生产出方位仪及陀螺罗经。第二代惯性技术始干20世纪40年代火箭发展初期，惯导系统在德国v—II火箭上第一次成功应用。为减少支承摩擦与干扰，挠性、液浮、气浮、磁悬浮和静电等支承悬浮技术被逐步采用；