光學(xué)慣性測量與導(dǎo)航系統(tǒng)第一章_緒論(20120913)教材

1、慣性導(dǎo)航是以牛頓定律為基礎(chǔ)慣性導(dǎo)航是以牛頓定律為基礎(chǔ) 第一定律第一定律 慣性定律慣性定律第二定律第二定律 maF 第三定律第三定律 作用力與反作用力作用力與反作用力 任何運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都可以用加速度任何運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都可以用加速度（Acceleration）來表征）來表征 加速度、速度（加速度、速度（ velocity ）和航程）和航程（Position）之間的關(guān)系）之間的關(guān)系：加速度可以由加速度計(jì)測量加速度可以由加速度計(jì)測量(accelerometer)(accelerometer) 慣性導(dǎo)航：以加速度測量為基礎(chǔ)的慣性導(dǎo)航：以加速度測量為基礎(chǔ)的導(dǎo)航定位方法導(dǎo)航定位方法 22dtsddtd

2、VatadtVV00tVdtSS00 ttadttVS00200這種不依賴外界信息，只靠對載體這種不依賴外界信息，只靠對載體(vehicle)(vehicle)本身的慣性測量來完成導(dǎo)本身的慣性測量來完成導(dǎo)航任務(wù)的技術(shù)稱作慣性導(dǎo)航航任務(wù)的技術(shù)稱作慣性導(dǎo)航 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理 初始位置、速度、姿態(tài)初始位置、速度、姿態(tài)加速度計(jì)加速度計(jì)- -比力比力積積 分分速度速度積積 分分位置位置陀螺儀陀螺儀角速度角速度積積 分分角度角度在平面上的導(dǎo)航在平面上的導(dǎo)航 (Two-Dimensional Navigation)對加速度計(jì)的輸出信號進(jìn)行計(jì)算，就可以實(shí)時(shí)計(jì)算出載體在坐標(biāo)系中的位置和瞬時(shí)速度 平臺在整個(gè)導(dǎo)

3、航過程中，始終模擬平面坐標(biāo)系 OXY在工程上通過陀螺穩(wěn)定平臺或數(shù)學(xué)平臺來實(shí)現(xiàn)太陽慣性坐標(biāo)系（太陽慣性坐標(biāo)系（i i系）系） 地心慣性坐標(biāo)系（地心慣性坐標(biāo)系（i i系）系）幾種常用坐標(biāo)系地心地球固聯(lián)坐標(biāo)系（地心地球固聯(lián)坐標(biāo)系（e e系）系）當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系（當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系（t t系）系）幾種常用坐標(biāo)系系統(tǒng)本體坐標(biāo)系（系統(tǒng)本體坐標(biāo)系（b b系）系）游動(dòng)方位坐標(biāo)系（游動(dòng)方位坐標(biāo)系（ww系）系）幾種常用坐標(biāo)系傅科：法國地球物理學(xué)家傅科：法國地球物理學(xué)家(1819-1868)(1819-1868)驗(yàn)證地球自轉(zhuǎn)驗(yàn)證地球自轉(zhuǎn) 傅科擺傅科擺(1851)L=67mM=28kgA=6m傅科陀螺儀傅科陀螺儀 (185

4、2)精度較低，無法驗(yàn)證地球自轉(zhuǎn)精度較低，無法驗(yàn)證地球自轉(zhuǎn) 之后軸承工藝得到改進(jìn)之后軸承工藝得到改進(jìn)陀螺陀螺羅經(jīng)羅經(jīng)航海方面的最早應(yīng)用航海方面的最早應(yīng)用 人類早期航海采用磁羅盤（指南針）人類早期航海采用磁羅盤（指南針）19世紀(jì)后期，鋼質(zhì)輪船逐漸取代世紀(jì)后期，鋼質(zhì)輪船逐漸取代木質(zhì)輪船，磁羅盤無法再保證精度木質(zhì)輪船，磁羅盤無法再保證精度 在極地附近磁羅盤也會(huì)失靈在極地附近磁羅盤也會(huì)失靈尋找能夠替代磁羅盤的方位指使儀尋找能夠替代磁羅盤的方位指使儀如果借助陀螺儀，需要解決實(shí)時(shí)、如果借助陀螺儀，需要解決實(shí)時(shí)、自主尋北的問題自主尋北的問題1908年，德國人安休茨年，德國人安休茨（Anschutz）研制成陀螺

5、羅經(jīng)）研制成陀螺羅經(jīng) 1909年，美國人斯佩里（年，美國人斯佩里（Sperry）也）也獨(dú)立研制成陀螺羅經(jīng)獨(dú)立研制成陀螺羅經(jīng) 陀螺儀實(shí)用技術(shù)形成和發(fā)展的開端陀螺儀實(shí)用技術(shù)形成和發(fā)展的開端 航空應(yīng)用地平儀、航向儀1920s后后 陀螺儀開始應(yīng)陀螺儀開始應(yīng)用在航空用在航空，用來測量飛，用來測量飛機(jī)的姿態(tài)角機(jī)的姿態(tài)角 飛行器的姿態(tài)角：航飛行器的姿態(tài)角：航向、俯仰、橫滾向、俯仰、橫滾 地平儀：建立水平基地平儀：建立水平基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對俯仰、橫滾準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對俯仰、橫滾的測量的測量航向儀：建立方位基航向儀：建立方位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對航向角的測準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對航向角的測量量 陀螺儀在導(dǎo)彈中的最早應(yīng)用 30 30年代被年代被 Go

6、ddard 用于火箭試驗(yàn)用于火箭試驗(yàn) 二戰(zhàn)中用于導(dǎo)彈：二戰(zhàn)中用于導(dǎo)彈： V1、V2 1942年年12月，德國首次試射月，德國首次試射V1V1 巡航導(dǎo)彈巡航導(dǎo)彈V2 彈道導(dǎo)彈彈道導(dǎo)彈 V1 被被大量投入到二戰(zhàn)大量投入到二戰(zhàn)1944年年6月，德國從法國北部月，德國從法國北部向英國發(fā)射向英國發(fā)射V110500落到英國落到英國 3200 枚枚 倫敦倫敦 2500 枚枚 德國戰(zhàn)敗后，導(dǎo)彈技術(shù)人員大量流向蘇美德國戰(zhàn)敗后，導(dǎo)彈技術(shù)人員大量流向蘇美 馮馮布勞布勞楊格爾楊格爾二戰(zhàn)后，蘇美繼續(xù)大力發(fā)展導(dǎo)彈和火二戰(zhàn)后，蘇美繼續(xù)大力發(fā)展導(dǎo)彈和火箭技術(shù)箭技術(shù) 50年代初，美國年代初，美國MIT研制出達(dá)到慣研制出達(dá)到慣性

7、級精度的液浮陀螺儀性級精度的液浮陀螺儀 美國的美國的“Navaho”計(jì)劃計(jì)劃1958年，美國年，美國“舡魚舡魚”號潛艇之旅號潛艇之旅珍珠港珍珠港 - 白令海峽白令海峽 - 北極北極 - 波特蘭波特蘭 歷時(shí)歷時(shí) 21天，航程天，航程 15000 Km 標(biāo)志著標(biāo)志著以陀螺儀為核心的慣性以陀螺儀為核心的慣性導(dǎo)航技術(shù)在導(dǎo)航技術(shù)在 50 年代已經(jīng)趨于成熟年代已經(jīng)趨于成熟 國內(nèi)第一個(gè)陀螺慣導(dǎo)研究室“林士鄂法” -求解高次方程的劈因子法(數(shù)學(xué)手冊)中國慣性技術(shù)1939年于美國麻省理工學(xué)院（MIT） 獲博士學(xué)位，師從蘇聯(lián)首批援建的122個(gè)項(xiàng)目之一林士鄂創(chuàng)建60年代70年代 80年代 90年代中期 2012年

8、1958年 未來 液浮陀螺儀動(dòng)壓氣浮陀螺撓性陀螺儀光纖光纖陀螺儀陀螺儀半球諧振陀螺北航首創(chuàng)陀螺北航開展研究的陀螺60年代初開始研制，年代初開始研制，70年代進(jìn)入實(shí)用年代進(jìn)入實(shí)用 LAV4例：三角諧振腔邊長例：三角諧振腔邊長=111.76mm 激光波長激光波長= 0.6328m 用來測地球轉(zhuǎn)動(dòng)角速度用來測地球轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 LAV456021029. 7106328. 011176. 032/60sin11176. 04Hz43. 7激光陀螺：針對捷聯(lián)慣導(dǎo)需求激光陀螺：針對捷聯(lián)慣導(dǎo)需求基本原理基本原理：Sagnac效應(yīng)，工作效應(yīng)，工作物質(zhì)是激光束，全固態(tài)陀螺物質(zhì)是激光束，全固態(tài)陀螺優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、

9、性能穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)范結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)范圍寬、啟動(dòng)快、反應(yīng)快、過載圍寬、啟動(dòng)快、反應(yīng)快、過載大、可靠性高、數(shù)字輸出大、可靠性高、數(shù)字輸出發(fā)展發(fā)展1960 激光器出現(xiàn)激光器出現(xiàn)1963 Sperry 制成首臺樣機(jī)制成首臺樣機(jī)1970s中中 精度突破，達(dá)慣性級精度突破，達(dá)慣性級1980s 初開始應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域初開始應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域 早期研制的機(jī)構(gòu)早期研制的機(jī)構(gòu)Honeywell：三角諧振腔，機(jī)：三角諧振腔，機(jī)械抖動(dòng)偏頻械抖動(dòng)偏頻Litton：四邊形諧振腔，機(jī)：四邊形諧振腔，機(jī)械抖動(dòng)偏頻械抖動(dòng)偏頻Sperry：三角諧振腔，磁鏡：三角諧振腔，磁鏡偏頻偏頻面臨問題面臨問題成本較高、體積偏大、不能成本較高

10、、體積偏大、不能完全適應(yīng)捷聯(lián)系統(tǒng)的要求完全適應(yīng)捷聯(lián)系統(tǒng)的要求 典型代表典型代表為：為：LittonLitton公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的LN200LN200型型IMUIMU。LN200應(yīng)用廣泛，已應(yīng)用于魚雷、彈道導(dǎo)彈、固定翼、旋轉(zhuǎn)翼飛行器、雷達(dá)、尋的吊艙、航天飛行器、觀測系統(tǒng)、攝像機(jī)穩(wěn)定等多種場合。每臺火星探測器都裝有LN200，而且其著陸系統(tǒng)也都裝有LN200。這是光纖陀螺在“最遠(yuǎn)離世界”的場合的應(yīng)用。LN200的其它應(yīng)用平臺還有克萊門式人造衛(wèi)星、捕食者無人機(jī)、全球鷹無人機(jī)、“黃貂魚”魚雷、MK-48魚雷、BQM-74靶機(jī)、Aeromacchi MB 339、先進(jìn)中距空空導(dǎo)彈（AMRAAM導(dǎo)彈）、

11、AGM142彈、CH46直升機(jī)、LANTIRN （低空導(dǎo)航與夜視尋的紅外）吊艙等。LN200產(chǎn)品的典型零偏和標(biāo)度LN200LN200已成為其他慣性系統(tǒng)的已成為其他慣性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模板設(shè)計(jì)模板如在歐洲制造的如在歐洲制造的LISA 200 AHRSLISA 200 AHRS（航姿系統(tǒng)）（航姿系統(tǒng)）仿照仿照LN200LN200設(shè)計(jì)，售出了設(shè)計(jì)，售出了數(shù)百套數(shù)百套 歐洲歐洲LittonLitton公司生產(chǎn)了公司生產(chǎn)了LCR92LCR92和和LCR93 AHRSLCR93 AHRS，即，即LCR-9XLCR-9X系列產(chǎn)品，系列產(chǎn)品，LCR92LCR92：3 3個(gè)個(gè)FOG + FOG + 一個(gè)氣泡水準(zhǔn)儀一個(gè)

12、氣泡水準(zhǔn)儀；LCR93LCR93：3 3個(gè)個(gè)FOG+3FOG+3個(gè)微硅加速計(jì)個(gè)微硅加速計(jì)，均能提供數(shù)，均能提供數(shù)字和同步輸出，已有字和同步輸出，已有5,5005,500余套余套LCRLCR系列產(chǎn)品售出。系列產(chǎn)品售出。LCR-9x應(yīng)用于S-76和S-92型直升機(jī)、Eurocopter直升機(jī)和Eurocopter BK-117型直升機(jī)、奧古斯塔A-109和AB-139型直升機(jī)、“云雀”III型直升機(jī)、MDD探索者直升機(jī)、比奇（Beechjet） 400商用噴氣飛機(jī)、利爾噴氣飛機(jī) 31/35/36/45、塞斯納 EXCEL 商用噴氣式飛機(jī)、華陽史威靈（Sino Swearingen ）公司的商用噴氣

13、式飛機(jī)、塞斯納 T-37 噴氣式教練機(jī)、NASA T-38飛機(jī)、M-28空中卡車飛行器、道格拉斯A-4N攻擊式飛機(jī)、EXTRA 400型飛機(jī)、P-3 獵戶座（Orion）飛機(jī)、齊柏林飛艇、遠(yuǎn)東水翼船等。 IMU600是一種高性能的單元，應(yīng)用于ATFLIR目標(biāo)跟蹤吊艙系統(tǒng)由3個(gè)光纖陀螺和3個(gè)Honeywell制作的石英加速計(jì)組成為減小系統(tǒng)尺寸，采用了非垂直安裝方式尺寸為5.47.52.7立方英寸，重約3.25磅。 系統(tǒng)采用RS485串口，輸出為無補(bǔ)償?shù)慕窃隽亢退俣仍隽浚瑴囟妊a(bǔ)償由應(yīng)用平臺計(jì)算機(jī)完成下圖為140套IMU600s進(jìn)行標(biāo)定時(shí)的數(shù)據(jù)曲線，其標(biāo)度誤差均優(yōu)于產(chǎn)品指標(biāo)要求 IMU200由3個(gè)光

14、纖陀螺和3個(gè)Honeywell制造的石英加速計(jì)構(gòu)成重約3磅RS485串口主要應(yīng)用于高可靠的導(dǎo)彈LN251LN251包含一個(gè)12通道SAASM GPS接收器，以緊耦合方式工作3種工作模式：純慣性導(dǎo)航，純GPS定位和慣性/GPS組合導(dǎo)航其數(shù)字接口為：RS422/485和雙Mil-Std 1553數(shù)據(jù)總線LN251超過400臺的LN251系統(tǒng)已經(jīng)生產(chǎn)并銷售下圖為工廠給出的純慣性工作方式下系統(tǒng)性能的分布，其平均值為0.7nmph，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3nmphLN251純慣性工作方式下的分布 LN260它是LN251的另一版本，專為F16設(shè)計(jì)其接口與SNU-84完全兼容，具備F16所需的所有模擬電氣接口和機(jī)

15、械接口。在與基于RLG系統(tǒng)激烈競爭后，它最終被USAF選中并用于F16。 LN260下圖是從F16上獲得的飛行測試數(shù)據(jù)。這種飛機(jī)在急轉(zhuǎn)彎時(shí)，拉力為9G，在這種情況下，其徑向誤差率是0.44nmph，低于規(guī)范要求中的0.8nmph。除了被F16選用外，選用LN251或LN260的應(yīng)用平臺包括聯(lián)合無人航空作戰(zhàn)系統(tǒng)（JUCAS） X-45，E-2D 鷹眼（Hawkeye）預(yù)警機(jī)，F(xiàn)16戰(zhàn)斗機(jī)，E-10多任務(wù)飛機(jī)以及獵人UAV。在F16上的飛行測試軌跡（左）和徑向位置誤差（右） LTN 101e用于商業(yè)運(yùn)輸機(jī)，采用的光纖陀螺與LN251/260/270中所用的相同，只是將它們重新安裝于一個(gè)4 MCU組

16、合中LTN101e中同樣裝有慣性級MEMS加速計(jì)并預(yù)一個(gè)外部GPS接收器組合，具有導(dǎo)航和提供大氣數(shù)據(jù)的功能LTN 101e下圖中左圖所示為在15小時(shí)實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)導(dǎo)航測試中純慣性位置誤差。綠線表示的是要求技術(shù)指標(biāo)：2nmph/h，紅線是在第一個(gè)1小時(shí)中的徑向位置誤差率（1.69nmph）右圖表示超過10小時(shí)的飛行實(shí)驗(yàn)中的純慣性位置誤差LN101e已滿足了純慣性導(dǎo)航指標(biāo)要求 左圖為靜態(tài)試驗(yàn)曲線、右圖為在Airbus340上的飛行測試曲線 LTR-97另一種用于商務(wù)運(yùn)輸機(jī)的光纖陀螺系統(tǒng)是LTR-97它將替代早期運(yùn)輸機(jī)使用的老式機(jī)械方位陀螺/垂直陀螺（DG/VG）系統(tǒng)能提供傾斜、橫滾、航向的同步輸出、傾

17、斜和橫滾的離散輸出以及方位該系統(tǒng)售出300多臺LTR-97 DG/VG替代系統(tǒng)及其主要參數(shù) LN 270是LN 251的陸用版本，US軍方確定的代號為AN/VSN-12這種產(chǎn)品專為以輪/軌運(yùn)行的機(jī)動(dòng)車設(shè)計(jì)，集成了里程計(jì)和GPS，它滿足MIL-PRF-71185規(guī)定的所有要求，包括槍炮發(fā)射沖擊等影響該系統(tǒng)安裝在大炮的炮耳上，還可用于監(jiān)測發(fā)射過程中的反座情況LN270陸用導(dǎo)航系統(tǒng)及其主要參數(shù) LN 270下圖為LN270在洛杉磯的圣費(fèi)爾南多峽谷區(qū)進(jìn)行的機(jī)車測試。左圖所示為路徑和海拔，右圖是不同行徑距離對應(yīng)的位置和海拔誤差。圖表上的誤差上限為MIL-PRF-71185規(guī)定值LN-270的應(yīng)用平臺包括

18、MLRS（多管火箭系統(tǒng)）火箭發(fā)射器、FIRTINA自推進(jìn)榴彈炮、ADSTIM偵察機(jī)車以及土耳其陸軍用的“潘特”（PANTER）牽引榴彈炮其它陸用導(dǎo)航系統(tǒng)下圖顯示了Northrop Grumman在歐洲生產(chǎn)的LLN-GX，LLN-G1和LLN-GY陸用導(dǎo)航系統(tǒng)。GX和G1類似，都裝有3個(gè)光纖陀螺，為了降低成本，GX應(yīng)用了兩個(gè)水平傳感器，而G1用了3個(gè)加速計(jì)以獲得高精度LLN-GY在3者中成本最低，它采用一個(gè)單軸光纖陀螺測量沿垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)還裝有2個(gè)加速度計(jì)LFK-95Northrop Grumman 為商用船只設(shè)計(jì)生產(chǎn)了LFK-95型羅盤及參考系統(tǒng)。這是全球首家基于光纖陀螺的航海羅盤，專為高

19、速輪船，比如水翼艇設(shè)計(jì)它能提供與各種各樣水面艦艇兼容的多種數(shù)字和同步接口該系統(tǒng)已有約650銷售到世界各地下圖為該系統(tǒng)及其重要參數(shù)，應(yīng)用此系統(tǒng)的船只主要有輪船、水翼艇、UUV（無人潛航器）等。 法國IXSEA公司生產(chǎn)了船用系列產(chǎn)品：OCTANS、PHINS和MARINS OCTANS羅經(jīng)系統(tǒng)，由三個(gè)0.05/h的光纖陀螺和三個(gè)石英加速度計(jì)組成提供航向、橫搖、縱搖參數(shù)，精度分別為0.2 Sec，0.01、0.01于1998年推向市場，主要用于海洋開發(fā)如石油探測和勘探，目前有在海面上工作和深海工作(水下1000一6O00米)兩種類型 PHINS導(dǎo)航系統(tǒng)，由三個(gè)0.01/h的光纖陀螺和三個(gè)石英加速度計(jì)

20、組成定位精度：0.6nm/h，提供航向、橫搖、縱搖參數(shù)，精度分別為0.05 Sec，0.01、0.01于2000年左右推向市場，主要用于各種大型艦船導(dǎo)航 MARINS2005年，Ixsea公司研制研發(fā)出的第一套潛用光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)，核心由三個(gè)0.0005/h的光纖陀螺組成系統(tǒng)的尺寸為420 x310 x31omm，純慣導(dǎo)定位精度Inmile/24h 于2006年左右推向市場，主要用于潛艇3類產(chǎn)品都可通過一定渠道購買 技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入成熟階段，精度由30/h覆蓋到0.0001/h純慣性導(dǎo)航精度達(dá)到純慣性導(dǎo)航精度達(dá)到0.8nm/h0.8nm/h單陀螺單陀螺系統(tǒng)系統(tǒng)光纖陀螺光纖陀螺LN-200 IMUL

21、N-200 IMULN101E IRULN101E IRULN260 INS/GPSLN260 INS/GPSLN251 INSLN251 INSLN270 INS/GPSLN270 INS/GPSLisa200 AHRSLisa200 AHRSVG941-3AM 10VG941-3AM 10/h/hVG941-3AS 30VG941-3AS 30/h/hVG951 1VG951 1/h/hm mForsFors 1 1/h/hFOG 200 FOG 200 0. 5 0. 5 /h/hFOG 600 FOG 600 0.10.1/h/hFOG 1000 FOG 1000 0.010.01/h

22、/hFOG 2500 FOG 2500 0.0010.001/h/h開環(huán)陀螺：30/h1/h閉環(huán)陀螺：1/h0.0001/h光纖陀螺應(yīng)用光纖陀螺應(yīng)用導(dǎo)航和姿態(tài)控制導(dǎo)航和姿態(tài)控制羅經(jīng)及火控系統(tǒng)羅經(jīng)及火控系統(tǒng)中制導(dǎo)及末制導(dǎo)系統(tǒng)中制導(dǎo)及末制導(dǎo)系統(tǒng) 光纖陀螺已在海、陸、空、天、光纖陀螺已在海、陸、空、天、工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。已進(jìn)入戰(zhàn)術(shù)武器市場已進(jìn)入戰(zhàn)術(shù)武器市場預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)“十二五十二五”末進(jìn)入機(jī)載慣導(dǎo)領(lǐng)域，末進(jìn)入機(jī)載慣導(dǎo)領(lǐng)域，與激光陀螺形成競爭。與激光陀螺形成競爭。已進(jìn)入戰(zhàn)術(shù)武器市場已進(jìn)入戰(zhàn)術(shù)武器市場將占據(jù)戰(zhàn)術(shù)武器市場主導(dǎo)地位將占據(jù)戰(zhàn)術(shù)武器市場主導(dǎo)地位細(xì)分市場光纖陀螺備受歡

23、迎細(xì)分市場光纖陀螺備受歡迎已進(jìn)入戰(zhàn)術(shù)武器市場已進(jìn)入戰(zhàn)術(shù)武器市場中遠(yuǎn)程戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、航姿等開始應(yīng)用中遠(yuǎn)程戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、航姿等開始應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)基本突破，走向成熟關(guān)鍵技術(shù)基本突破，走向成熟精精 度度0.5-10 0.5-10 /h/h級級0.1 0.1 /h/h級級0.01 0.01 /h/h級級國內(nèi)光纖陀螺正處于高速發(fā)展期，整體落后國外國內(nèi)光纖陀螺正處于高速發(fā)展期，整體落后國外10101515年。年。低精度低精度三軸組合三軸組合單軸單軸低精度低精度單軸單軸中精度中精度單軸單軸高精度高精度高精度高精度三軸組合三軸組合典型產(chǎn)品F3X122穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：0.5/h重復(fù)性：重復(fù)性：0.5/h典型產(chǎn)品F70M穩(wěn)定

24、性：穩(wěn)定性：0.2 /h重復(fù)性：重復(fù)性：0.5 /h典型產(chǎn)品F98H/M穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：0.1 /h重復(fù)性：重復(fù)性：0.2 /h典型產(chǎn)品F120H穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：0.01 /h重復(fù)性：重復(fù)性：0.02 /h全溫零偏：全溫零偏：0.1 /h典型產(chǎn)品S10 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：0.02 /h重復(fù)性：重復(fù)性：0.02/h高精度高精度 F120H-M全國產(chǎn)量最大全國產(chǎn)量最大中高精度中高精度 XB185成熟產(chǎn)品產(chǎn)能穩(wěn)定成熟產(chǎn)品產(chǎn)能穩(wěn)定F3*122MI低成本制導(dǎo)系統(tǒng)低成本制導(dǎo)系統(tǒng)完善光纖陀螺生產(chǎn)譜系，形成系列化規(guī)模生產(chǎn)20112011年典型產(chǎn)品年典型產(chǎn)品中精度中精度 XB150環(huán)境適應(yīng)性最好環(huán)境適應(yīng)性最好XB

25、150高可靠制導(dǎo)系統(tǒng)高可靠制導(dǎo)系統(tǒng) XB3150高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)微小型三軸光纖陀螺微小型三軸光纖陀螺國內(nèi)最小、最輕的三軸組合國內(nèi)最小、最輕的三軸組合重量重量: 800g: 800g小型中精度光纖陀螺小型中精度光纖陀螺零偏穩(wěn)定性零偏穩(wěn)定性0.20.2o o/h (1/h (1 ）重量重量: 200g: 200g小型三軸低精度光纖陀螺小型三軸低精度光纖陀螺零偏穩(wěn)定性零偏穩(wěn)定性0.50.5o o/h (1/h (1 ）重量重量: 2700g: 2700g 零偏穩(wěn)定性 0.01/h （1） 重 量 900g“十一五十一五”末已成功研制單軸末已成功研制單軸高精度光纖陀螺：高精度光纖陀螺：零偏

26、穩(wěn)定性零偏穩(wěn)定性優(yōu)于優(yōu)于0.001 /h；標(biāo)度因數(shù)標(biāo)度因數(shù)優(yōu)于優(yōu)于10ppm。高精度光纖陀螺樣機(jī)高精度光纖陀螺樣機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與驗(yàn)證工作：關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與驗(yàn)證工作：光源強(qiáng)度噪聲抑制技術(shù)：已完成仿真和第一輪樣機(jī)試驗(yàn)；光源強(qiáng)度噪聲抑制技術(shù)：已完成仿真和第一輪樣機(jī)試驗(yàn)；成環(huán)技術(shù)：已開展改進(jìn)繞環(huán)機(jī)、改進(jìn)繞環(huán)方法的工作；成環(huán)技術(shù)：已開展改進(jìn)繞環(huán)機(jī)、改進(jìn)繞環(huán)方法的工作；波導(dǎo)技術(shù)：已完成直接對軸耦合技術(shù)。波導(dǎo)技術(shù)：已完成直接對軸耦合技術(shù)。模塊化設(shè)計(jì)的光纖陀螺組成模塊化設(shè)計(jì)的光纖陀螺組成 光源模塊光源模塊控制電路模塊控制電路模塊敏感環(huán)模塊敏感環(huán)模塊Q微光機(jī)電（微光機(jī)電（MOEMS）陀螺）陀螺波導(dǎo)型集成光學(xué)陀

27、螺波導(dǎo)型集成光學(xué)陀螺微鏡型微鏡型MOEMS陀螺陀螺光學(xué)效應(yīng)Q以光學(xué)效應(yīng)為基礎(chǔ)；利用微/納米加工技術(shù)以及集成光學(xué)、集成光電子技術(shù)；將微光學(xué)器件及檢測、控制電路集成在芯片上，形成一個(gè)“微小型光-機(jī)-電系統(tǒng)”。環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)（光學(xué)原理）+（MEMS/NEMS制造技術(shù)）微小型化(a)干涉式光纖陀螺 （b）單片式集成光學(xué)陀螺 圖 美國DARPER實(shí)驗(yàn)室給出的集成光學(xué)陀螺與干涉式光纖陀螺比較示意圖低功耗、輕小型Q 美國美國Northrop公司公司1991年提出集成光學(xué)陀螺方案并實(shí)現(xiàn)原理驗(yàn)證，諧振腔年提出集成光學(xué)陀螺方案并實(shí)現(xiàn)原理驗(yàn)證，諧振腔品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)16,樣機(jī)分辨率樣機(jī)分辨率400/s。Q 美國美國Honeywell公司、法國公司、法國CEA-LETI,日本東京大學(xué)等致力于環(huán)形諧振腔日本東京大學(xué)等致力于環(huán)形諧振腔的工藝改進(jìn)與性能提高技術(shù)研究。的工藝改進(jìn)與性能提高技術(shù)研究。Q 通過降低波導(dǎo)損耗和利用波導(dǎo)增益提高諧振腔的品質(zhì)因數(shù)；Q 波導(dǎo)中各種誤差效應(yīng)的抑制與消除等。美國Northrop公司（1991） 日本東京大學(xué)（2000） 意大利（2005）Q 20002000年美國年美國IntelliSenseIntelliSense公司在硅基片上研制的抗振動(dòng)集成光學(xué)陀公司在硅基片上研制的抗振動(dòng)集成光