集成光学 导航系统中的惯性技术(3)

2、惯性系统技术

我国的平台式惯性系统技术在制造工艺水平、元器件稳定性、材料技术等方面与国际先进水平相比有一定差距，在系统的长期稳定性方面也有待提高。捷联惯性系统技术方面，我国需要在惯性仪表精度、捷联算法的实际性能、系统成本与体积、功能及可靠性等方面进一步提高。在陀螺监控技术方面，国内的相关研究起步较晚，在一些重点技术环节上与国际先进水平相比还有差距，应用领域也有待拓展。

3、惯性基组合技术

我国惯性基组合技术与国际先进水平的差距主要体现在研究的原创性及工程应用方面，在各种辅助信息的测量获得、匹配理论、匹配算法等方面也落后于国际先进水平。目前，国内的惯性/卫星组合导航技术在系统的成熟度、新技术研究的验证和应用方面有待提高；在地磁导航的数据图精度、抗干扰补偿技术方面，在星光导航的星敏感器敏感芯片技术方面，在地形导航、视觉导航的应用技术方面，与国际先进水平相比均有一定的差距。

4、惯性领域测试技术与设备

5、惯性应用技术

我国在惯性技术的应用方面与国际先进水平相比仍存在差距。在航天、航海、航空领域里，这种差距主要体现在惯性技术的应用范围、惯性仪表与系统的精度及可靠性、系统的体积与成本等方面；在陆用领域，国内在陆用惯性系统晃动及运动基座情况下的初始对准技术实用化方面，在系统的容错和故障诊断技术方面与国外相比有差距；在石油地质领域的高端惯性仪表技术方面有待提高；在机器人领域惯性系统的体积、长时间工作能力、精度和智能化等方面相对落后。

惯性导航技术的发展前景

1、惯性传感器的发展前景

就全球发展现状而言，现有的惯性传感器已经可以满足当前各种不同导航任务的精度指标要求。未来的主要目标是降低器件的成本、体积/重量和功耗等，具体包括以下几个方面:

① 材料和工艺：生产厂商采用低劳动密集型生产模式和批量处理技术，选用硅片、石英、或结合光电材料(如铌酸锂)等新型材料，制造惯性传感器。

② 成本：包括产品自身成本和操作维护费用。由于大规模的批量生产，惯性传感器成本在大幅下降。

③ 体积：惯性测量传感器在不断向轻量化、小型化、微型化方向发展；未来一些新型的惯性传感器将无法用肉眼识别，如：NEMS(Nano—Electro—Mechanical System)和光学NEMS 。

④ 研究热点：一方面集中在小型化MEMS惯性器件的性能提高和有效封装上，另一方面集中在光学传感器上，尤其是对采用集成光学的FOG的研究。

⑤ 期望：在各个精度级别上，均能获得尺寸小且价格低廉的惯性传感器。

惯性传感器的发展情况直接决定了惯性导航系统的开发和应用，惯性传感器自身的成本、体积和功耗影响了惯性导航系统的相应参数指标。因此，惯性测量传感器的发展须要权衡以下几个因素：精确性、连续性、可靠性、成本、体积/重量、功耗。

2、惯性导航技术的发展方向

惯性导航系统的设计和发展须要考虑权衡的主要因素有：①必须针对并满足应用的需求，其中导航性能(尤其是精度)和价格成本是首要的两个特性指标。价格成本包含系统自身成本、维护成本和使用寿命。因此对于很多导航应用，合理的价格仍然被置于应用要求的最前面。导航性能包括：导航的精确性、连续性、完整性、易用性，易用性是指系统易于使用和维护、系统的自主性等。②实际的应用环境是最大的挑战。系统的体积、功耗、可靠性和可用性会关系到惯性导航系统能否在具体的应用环境中被采用。③提高惯性导航系统的通用性，拓展应用领域。

惯性导航系统发展和技术进步呈现以下特点：

(1)在无法接收GNSS信号或需要高度导航可靠性的应用场合，高性能的自主INS仍具有不可替代的作用。