【正文】 專家認為，將來有可能研發(fā)納米微機電系統(tǒng)（ NEMS）、光學 NEMS 甚至生物 NEMS。/h 啟動時間 2 sec 200 ms ＜ 1 s 沖擊 500 g, 2ms, 1/2sin 60 g 耐威科技生產(chǎn)的加速度計主要指標如下： 主要指標 產(chǎn)品名稱 加速度計NVA100 加速度計 NVA300 石英加速度計NVQA100 尺寸 25 mm x 25 mm x 25 mm x 25 mm x 30 mm 25 mm 25 mm 重量 11g g 80 g 輸入范圍 177。/s ≥800 176。 耐威科技生產(chǎn)的陀螺儀主要指標如下： 主要指標 產(chǎn)品名稱 NVG100 型陀螺儀 NVG102 陀螺儀 NVG400 光纖陀螺儀 尺寸 32mm32mm 32mm32mm 60mm60mm22mm 重量 15 g 45 g 標準量程 177。150 176。自主研發(fā)的基于MEMS 技術的慣性測量單元（ IMU）曾被列為 2020 年國家火炬計劃項目、 2020國家重點新產(chǎn)品項目、 2020 年專利產(chǎn)業(yè)化項目等立項，并榮獲中國儀器儀表學會授予的 2020 年度科技成果獎。 ③ 西安中星測控有限公司 公司 成立于 2020 年 8 月，由原西安中星測控有限責任公司（成立于 1996年 4 月）與新加坡泛偉投資控股公司（ Panweld Holdings Limited）共同出資組建，注冊資本為 5500 萬元人民幣。多年來研究成果卓著，多次取得國家、省部級重大科技成果，多項產(chǎn)品經(jīng)國家航定委批準設計定型，轉(zhuǎn)入小批量生產(chǎn)。 ② 中國航空工業(yè)第六一八研究所 （西安飛行自動控制研究所， FACRI） 六一八研究所 是我國飛行控制和慣性導航兩大專業(yè)的研究發(fā)展中心，擁有飛行控制和慣性導航兩個部級 “ 中國航空科技重點實驗室 ” 。 公司 擁有航天系統(tǒng)集成電路測試中心和失效分析中心、慣導測試中心，衛(wèi)星導航應用國家工程研究中心 ,全國唯一的鈹材綜合研究和精密加工基地。加州大學 Berkeley 分校采用梳式結(jié)構，使驅(qū)動與信號測量間 諧振輪式陀螺的振動輪受徑 的耦合達到最小。 JPL 與 Boeing Space System 聯(lián)合研制的 MEMS 陀螺則采用四葉苜蓿葉形結(jié)構，該陀螺的目標是漂移≤ 176。美國 NASA 下屬的噴氣實驗室的 MEMS 陀螺儀偏置穩(wěn)定性可達 ～ 176。 /h， MEMS 加速度計達到 。但是由于尺寸微小，所以儀表的靈敏度低，噪聲大，溫度變化引起的誤差大，其影響系數(shù)高達 100μ m/℃。 /h，隨機游走系數(shù) 176。 Fizoptika 公司研制的光纖陀螺已經(jīng)商品化，產(chǎn)品型號有： VG94 VG941B 等。日立公司研制用于 汽車導航系統(tǒng)的光纖陀螺， 1991 年用于日產(chǎn)汽車。 東京大學進行研究的諧振腔光纖陀螺儀取得了很大進展 。 ②光纖陀螺儀 美國的利頓公司在 SDI 計劃下所研制的光學陀螺慣測裝置 FOGIMU 中所應用的單晶硅加速度計的機械部分尺寸為 。 /h，GG1308 精度為 176。 /h， 176。 根據(jù) 中國航空工業(yè)第六一八研究所 的數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)每架飛機用于飛行控制系統(tǒng)的慣性導航器件價格約為 20 萬元人民幣，裝備一枚慣性導航的戰(zhàn)術導彈約為 7 萬元人民幣，國內(nèi)整個慣性導航器件的市場容量約為 100 億元人民幣。以北京市為例， 2020 年要給全市所有的公共汽車、出租車安裝 GPS 監(jiān)控系統(tǒng)，花費將達 億元。未來五年，國內(nèi)傳感器市場平均銷售增長率將達 31%。其中 MEMS 器件市場將從 2020 年的 53 億美元增長到 2020 年的99 億美元。 武器系統(tǒng)的小型化、低成本、長壽命、精確制導等也是我軍的發(fā)展目標，為 了國家的迅速發(fā)展和壯大，確保國防安全，需要用有限的軍費支出達到安全保衛(wèi)的目的。在局部戰(zhàn)爭中最有效的是小型的精確制導武 器，它體積小、成本低、生產(chǎn)周期短、打擊目標準確率高、負面效應小 。 四、我國慣性 導航 器件行業(yè)分析 目前我國慣性器件最主要的用途在于軍用武器系統(tǒng) ， 雖然國外很多軍用微小慣性器件是成熟產(chǎn)品，但對中國嚴格禁運。由于直接數(shù)字輸出 ， 因此具有很高的性能價格比 。由于采用了力反饋回路，使這種撓性加速度計具有精度高，抗干擾能力強的特點。 力平衡式加速度計的優(yōu)點在于 動態(tài)范圍寬 ， 偏值誤差 小， 交叉 耦合和 振動整流誤差小 ， 線性度高 。電位器作為位移傳感元件把 加速度 信號轉(zhuǎn)換為電信號，以供輸出。檢測質(zhì)量受支承的約束只能沿一條 軸線 移動，這個軸常稱為輸入軸或敏感軸。 1976 年美國猶他大學提出光纖陀螺的概念并首先研制出實驗裝置， 20 世紀90 年代開始光纖陀螺儀的精度迅速提高，已達到 /h? 。 MENS 陀螺儀的優(yōu)點是成本低，體積小，質(zhì)量輕，功耗低，可與電 路集成。半球諧振式陀螺儀壽命長，斷電可工作。通過測量運動的變化量，實現(xiàn)角速度的測量。 20 世紀 60 年代初期，出現(xiàn)了采用撓性支承的細頸式和動力調(diào)諧式撓性陀螺儀。轉(zhuǎn)子陀螺儀的關鍵技術在于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)和支承方式。 現(xiàn)代 陀螺儀的種類 傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀，機械式的陀螺儀對工藝結(jié)構的要求很高，結(jié)構復雜，它的精度受到了很多方面的制約。傾斜力推軸的力量越大，當邊緣旋轉(zhuǎn)大約 180 度時，另一側(cè)的邊緣推動軸向回運動。一個陀螺儀的軸在一個合適的角度上旋轉(zhuǎn)，在這種情況下，如果 陀螺儀逆時針旋轉(zhuǎn)，軸將會在運動平面上向左運動。因為陀螺儀是順時針旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn) 90 度角之后，質(zhì)點 A 將會到達質(zhì)點 B 的位置。 陀螺儀的基本原理可以用以上的圖進行說明。 通常所說的陀螺是特指對稱陀螺，它是一個質(zhì)量均勻分布的、具有軸對稱形狀的剛體，其幾何對稱軸就是它的自轉(zhuǎn)軸。慣性導航系統(tǒng)主要優(yōu)點是： ① 由于它是不依賴于任何外部信息．也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng)． 故隱蔽性好已不受外界電磁干擾的影響； ② 可全天流全球、全時間地工作于空中地球表面乃至水下． ③ 能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導 航信息連續(xù)性好而且噪聲低． ④ 數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好． 其主要缺點是： ① 由于導航信息經(jīng)過積分而產(chǎn)生，定位誤差隨時間而增大，長期精度差； ② 每次使用之前需要較長的初始對準時間； ③ 設備的價格較昂 貴； ④ 不能給出時間信息。雖然美國在 2020 年 5 月 1 日取消了 SA，但是戰(zhàn)時或必要時，美國可能恢復或采用類似的干擾技術。由于GPS 和 GLONASS 衛(wèi)星信號在地面都很弱，電離層快速變化產(chǎn)生的信道衰落，嚴重時能使衛(wèi)星導航系統(tǒng)出現(xiàn)暫時的失效。 但天文導航 受天氣條件限制，解算復雜費時 。 ②電波傳播受大氣影響，容易被干擾。地面導航裝置正逐漸成為地面作戰(zhàn)平臺必備的裝備。在軍事部門的支持下，工業(yè)部門開始研究將激光陀螺用于地面導航，并將機載激光陀螺慣性導航系統(tǒng)安裝在坦克上進行試驗。由于現(xiàn)代地面戰(zhàn)爭要求部隊能在廣闊的地域內(nèi)快速機動，并迅速投入戰(zhàn)斗。 80 年代初，美國研制出捷聯(lián)式激光陀螺導航儀，實驗證明其性能參數(shù)優(yōu)于海軍的規(guī)范要求。 90 年代，光纖陀螺成熟，并進入機載慣性導航領域。這些要求則反過來推動了慣性測量器件，特別是光電慣性器件的發(fā)展。 50 年代初就已經(jīng)演示了機載慣性導航系統(tǒng)。前者用來測量運載器的 3 個平移運動的加速度，指示當?shù)氐卮咕€的方向；后者用來測量運載器的 3 個轉(zhuǎn)動運動的角位移，指示地球自轉(zhuǎn)軸的方向。 60 年代以來，隨著激光的出現(xiàn)，激光陀螺和光纖陀螺問世，并以其優(yōu)良的性能受到關注，迅速進入慣性導航領域。捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)將慣性測量元件直接固聯(lián)在載體上，測量沿載體坐標系的角速度和角加速度，計算機則利用陀螺的輸出，進行坐標變換，求解載體的即時速 度、位置等導航參數(shù)。 組成慣性導航系統(tǒng)的設備都安裝在飛行器內(nèi)，工作時不依賴外界信息，也不向外界輻射能量，不易受到干擾，是一種自主式導航系統(tǒng)。目前，已成功驗證可以通過網(wǎng)絡自動把 GPS 轉(zhuǎn)換到 EPLS。在實際應用中，慣導系統(tǒng)和 GPS 接收機之間存在三種耦合方式： 松散耦合、緊密耦合和深度耦合。從近年的情況考察，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)有如下發(fā)展趨勢。由以上四個方程即可解算出待測點的坐標 x、 y、 z 和接收機的鐘差 Vto。如圖所示，假設 t 時刻在地面待測點上安置GPS 接收機，可以測定 GPS 信號到達接收機的時間 △ t，再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個 方程式： 四個方程式中各個參數(shù)意義如下： x、 y、 z 為待測點坐標的空間直角坐標。 80 年代已有激光和多普勒測速系統(tǒng)合一的光電多站測量系統(tǒng)。多普勒頻移正比于測控站－航天器方向上的速度分量，所以測出多普勒頻移的大小，就可獲得目標對測控站的相對徑向速度。 基本原理 衛(wèi)星導航按測量導航參數(shù)的幾何定位原理分為測角、時間測距、多普勒測速和組合法等系統(tǒng)，其