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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 惯性技术学科进展讨论报告20222022（全文）一、引言 惯性技术是用来实现运动物体姿势和运动轨迹掌握的一门技术,它是惯性 外表、惯性稳固、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、运算 机技术、掌握技术、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,主要讨论惯性外表和惯性系统的理论、设计、制造、试验、应用、保护,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,
2、敏锐物体运动姿势和轨迹、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,经受了漫长的 进展历程,取得了快速进展；以陀螺为例,从传统的浮子式陀螺进展到挠性陀 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、满意需求” 的方向不断进展；利 用卫星、星光、景象、地势、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；我国惯性技术的进展已有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,制造了一系列成果；特殊是改
3、革开放以来,惯性技 术产品的需求快速增长,相伴着我国运算机技术、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,惯性技术产业迅猛进展,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 精度惯性外表及系统的才能和条件,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；特殊是载人航天工程的圆满胜利、探月工程的顺当实施,标志着我国惯性技术的进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进呈现状和惯性技术在各领域的应用 成果,分析国际惯性技术进展状况及我国在该技术领域与国
4、际先进水平的差 距,讨论提出将来几年内惯性技术的进展趋势,为加强我国惯性技术学科进展名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 提出建议、措施和策略；二、近年来我国本学科的主要进展（一）惯性外表技术 我国已经建立起完备的惯性外表讨论、试验、生产体系,在基础工业进步 和进展需求牵引的共同推动作用下,外表的精度、牢靠性、稳固性、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,光纤陀螺技术快速进展；各型加速度计性能得到提高,
5、产品系列更加 丰富；微机电（ MEMS）惯性外表技术取得了快速进展,工程化应用技术取得 突破；先进惯性执行机构技术讨论进展快速,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、新方法的理论讨论水平,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 惯性系统技术的讨论重点主要集中在系统分析与总体技术、外表应用技 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和谐进展,关键技术获得胜利突破,精度 水平取得长足进步,形成了产品的系列化型谱；捷联惯性系统技术进展快速,通
6、过开展大量的基础技术讨论工作,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讨论突破；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进展与各种导航技术的进展紧密相关：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 / 地势帮助导航 系统已获得胜利应用；地磁测量和地磁导航技术进展很快；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,全部这些都为 我国惯性基组合系统技术进展奠
7、定了坚实的基础；（四）惯性领域测试技术与设备 在惯性领域测试技术方面,主要开展了惯性外表的环境适应性测试技术研名师归纳总结 究、惯性测量装置（IMU）的分别标定技术讨论、惯性系统的字标定及帮助信第 2 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 息标定技术讨论等工作,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全部惯性系统测试及运动仿真设备的才能；（五）惯性应用技术 惯性应用技术
8、的讨论进展集中表达在惯性外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术得到提升、惯性产品的应用 范畴不断拓展；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 进展到静电陀螺导航仪；光学捷联惯性系统在航天、航空、陆用领域的应用数 量进一步增加；以微机电惯性外表为核心的微小型惯性系统的应用技术取得突 破；惯性产品在石油与地质勘探测量、机器人等领域的应用技术也得到进一步 提升；三、本学科国内外进展状况比较 西方发达国家代表了惯性外表技术的国际先进水平,以陀螺技术为例,其 传统机械转子陀螺技术在经受了包括滚珠轴承支承、液浮支承、气浮支承、磁 浮支承、挠性支承、静电支承
9、在内的多种支承技术之后,已经达到特别成熟的地步；光学陀螺技术经过40 余年的进展也已经达到了鼎盛时期；微机电陀螺技术以其产品在成本、尺寸和重量等方面的潜在优势正在经受高速进展期；新型 陀螺技术也已得到重点关注和大力进展；我国在惯性技术领域与上述国际先进 水平相比仍存在肯定的差距,主要缘由在于理论讨论的深度和广度不足,基础 工业条件上的薄弱以及对惯性技术进展规律熟悉上欠缺；详细到技术上,表达 在以下几个方面；（一）惯性外表技术 我国的传统机械陀螺与国际先进水平之间的差距主要表达在外表材料技 术、超精密制造技术等基础工业方面,在技术的成熟度方面仍有较大的进展空 间；光学陀螺技术方面,国内在外表精度
10、、电子技术、外表环境适应性技术、市场占有率等方面相对落后；国外的微机电惯性外表技术进展快速,批量生产 的产品已经进入战术级应用领域,国内在这一精度领域的主导技术仍以动力调 谐陀螺和光学陀螺为主,微机电惯性外表在设计理论、制造工艺、集成电路技 术、工程化技术等方面与国外相比仍有相当大的差距；我国的微机电加速度计 尚未开头广泛应用,机械加速度计在精度与稳固性方面也相对落后；惯性执行名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机构方面,国内在磁悬浮变速掌握力矩陀螺技术、陀螺/ 飞轮一体化技术等方面与国外先进水平相比有肯定差距；我国的
11、半球谐振陀螺技术在外表精度与稳固性、工艺技术等方面仍落后于国际先进水平；在新型惯性外表技术的基础讨论 上与国外相比也有差距；（二）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、元器件稳固性、材料技术等 方面与国际先进水平相比有肯定差距,在系统的长期稳固性方面也有待提高；捷联惯性系统技术方面,我国需要在惯性外表精度、捷联算法的实际性能、系 统成本与体积、功能及牢靠性等方面进一步提高；在陀螺监控技术方面,国内 的相关讨论起步较晚,在一些重点技术环节上与国际先进水平相比仍有差距,应用领域也有待拓展；（三）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表达在讨论的原创性及工 程应用
12、方面,在各种帮助信息的测量获得、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、新技术讨论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,在星光导航的星敏锐器敏锐芯片技术方面,在地势导航、视觉导航的 应用技术方面,与国际先进水平相比均有肯定的差距；（四）惯性领域测试技术与设备 惯性测试技术领域,我国在惯性外表特殊是新型惯性外表的测试方法和技 术、误差来源与补偿等方面的讨论上与国外先进水平相比仍有差距；在惯性测 量装置（ IMU）与系统级的测试技术上,国内目前仍主要集中在对分立标定方 法的讨论上,与国外的全参数一体化标定方
13、法相比也有待提高；测试设备领 域,我国在设备的角位置辨论率与测角精度、极限转速、大载荷高动态条件下 的跟踪精度与结构刚性等方面落后于国际先进水平；（五）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,这种差距主要表达在惯性技术的应用范畴、惯性外表与系统 的精度及牢靠性、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形下的初始对准技术有用化方面,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外表技术方面有待名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - -
14、 - - - - - 提高；在机器人领域惯性系统的体积、长时间工作才能、精度和智能化等方面 相对落后；四、本学科的进展趋势及建议（一）本学科的进展趋势 当前,随着现代科技的高速进展,惯性技术也朝着高精度、高牢靠性、小 型化、应用领域更加广泛的方向迈进；经过多年技术进展和积存,我国的现代数学、现代物理学等理论基础学科以及材料科学、电子/微电子 / 运算机技术得到极大进展,零件的制造、装配精度连续提高,精确的测试、特性表征和标定 手段日益丰富,这为我国惯性技术的进一步进展制造了良好条件；当前国内外 惯性技术进展出现以下趋势；1.惯性外表技术 传统机械转子陀螺技术日臻成熟；激光陀螺与光纤陀螺技术仍将
15、连续占据 相当大的市场；微机电惯性外表技术进展迅猛,进入中低端应用领域；加速度 计精度与牢靠性将进一步提高；新型惯性外表技术讨论步伐将明显加快,有望 获得突破；2.惯性系统技术 尽管惯性系统的基本原理并没有随着应用领域的变化而发生转变,但是由 于应用领域的不同,从系统角度来看,采纳的惯性外表以及实施导航所采纳的 方法也在不断发生变化；将来进展中,在特定领域,平台惯性系统技术仍将保 留肯定市场,但总的趋势上,惯性系统将逐步从平台技术转向捷联技术；以惯 性技术为主的惯性 /多信息组合导航技术向深度化、多样化进展；陀螺监控技术 将在超高精度应用领域里得到广泛应用,仍是静电陀螺导航仪和高精度光学陀 螺
16、惯性系统进一步提高系统精度的进展方向；3.惯性技术领域测试技术与设备 随着惯性技术的快速进展,惯性技术领域测试技术与设备也将连续向前迈 进；单表级试验将更侧重于长期稳固性和重复性测试,大过载测试以及角动态 测试；系统级测试就趋向于自标定和对准测试,以及复合环境测试；测试系统 负载向大型化、综合化进展,台体向多轴（自由度）化进展,定位向更高精度 进展,配套单元向标准化、组合化、系列化进展,速度范畴向低速段和高速段 扩展,动态响应向大加速度宽频带进展,伺服系统将由模拟掌握向数字掌握发 展；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - -
17、 4.惯性系统应用技术 从进展趋势上来看,海、陆、空、天领域里利用纯惯性或惯性基组合系统技术实现自主、隐藏的远程精确打击的需求不会发生本质的转变；在航天、航 空、陆用领域的导航制导系统中,光学捷联惯性系统的应用数量将进一步增 加,以微机电惯性外表为核心的微小型惯性系统将在导弹的制导、稳固与掌握 以及陆用导航领域得到大量的应用；在航海领域高精度系统已从液浮陀螺平台 系统进展到静电陀螺导航仪,并进一步向高精度光学陀螺导航仪进展,帮助以 重力无源导航技术；微机电外表技术将使惯性系统的小型化、低成本和低功耗 进展趋势更加明显,惯性系统的应用范畴也将进一步拓宽,不再仅局限于舰 船、飞机、火箭、卫星以及导
18、弹,而是将快速扩展到更多领域,特殊是一些不 以导航为主要目的惯性系统,其应用领域将特别广泛； 二对我国本学科进展的建议 惯性技术以自主、隐藏、全天候、抗干扰的突出优点是实现运动体运动测 量的抱负手段,已成为航空、航天、航海、陆地导航及大地测量等领域不行缺 少、无可取代的重要组成部分；惯性技术的位置如此重要,使其普遍受到世界 上技术先进国家的重视；我国惯性技术也正在经受着一个变革、进展的重要时 期,为此,针对我国的惯性技术进展提出几点建议：（1）在进展思路上,强化专业技术引领作用,细心谋划惯性技术长远发 展；为促进惯性技术又好又快进展,建议更加充分地发挥惯性技术学会的平台 作用,进一步加强惯性技
19、术进展的顶层战略谋划,提高对惯性技术需求的敏锐 性和预见性,更好地把握进展方向、优化产业布局；通过对技术进展基础、技 术进展优势的分析与比较,明晰专业建设与进展的分工,强调专业间的深化协 作,防止重复投入；（2）在基础讨论上,积极提倡自主创新,提升可连续进展才能；进一步加 强基础讨论,加大新型惯性外表基础理论、材料、工艺、测试技术等方面的研 究力度；要重点突破对国防、民生有重大影响的惯性关键技术；通过基础理论 的原始创新推动技术创新,应重点在微光机电惯性外表、小型高精度加速度计 等工程上开展新概念、新原理、新技术、新方法等探干脆讨论,切实提升可持 续进展才能；注意惯性技术与现代数学、现代物理学
20、、材料学、微电子技术等 基础学科的融合,定期、有方案地开展惯性技术与各类基础学科、领域人员的 沟通和研讨,推动现代基础学科讨论成果向惯性技术应用的延长,加强惯性技名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 术应用对基础学科讨论的牵引作用,在惯性技术对应的基础学科层面内做好自 主创新、技术引进工作,形成多学科相互促进的良性进展格局；（3）在技术进展上,加大瓶颈技术攻关力度,满意国防、民生的急需；本 着“ 有所为,有所不为” 的进展思路,加强微惯性外表技术讨论,满意各种低 精度领域对微惯性系统的急需；加强高精度加速度计技术讨论,满
21、意国防领域 对纯惯性制导精度提高的需求；加强高精度光学陀螺及其系统技术讨论,满意 航天、航空、航海领域对长航时高精度的需求；（4）在成果转化上,实行小步快跑的模式,加快工程应用步伐；在惯性技 术基础理论讨论方面,要充分发挥高校的理论优势,同时紧密结合工程化研 制,推动基础理论讨论的深度和广度；在工程应用技术攻关方面,要充分发挥 惯性技术科研单位优势,集中力气,重点突破相关瓶颈技术,加速预研阶段成 果的应用转化；同时在产品型谱上,规范研发与应用,促进产品的通用化、系 列化和模块化；深化开展惯性技术指标体系论证工作,逐步建立必要的设计和 使用规范,以有限的品种、规格满意多样化的需求,进一步降低全寿
22、命周期费 用；（5）在人才队伍培育上,加强人才体系建设,完善评判、嘉奖、使用机 制；强化校企联合,建立连续、良性的人才培育机制；国家建立专项人才培育 基金,支持技术人员去国内外高校进一步学习,参加国际学术沟通、培训,建 立专项人才引入基金,积极引进海外高层次人才；建立一支高素养、高水平的 人才队伍,培育国内惯性技术领域的技术带头人,成为在关键技术预研攻关、产品研制、生产战线上攻克难关、取得突破性成果的领军人物；在队伍建设 上,针对瓶颈技术,凝结行业力气,集中力气办大事,集中全国优势力气,建 立理论、设计、工艺、加工与应用多方相互协作、和谐一样的紧密型联合攻关 的专业技术队伍,形成有效运行机制,促进惯性技术进展；（6）在成果评判上,尽快组建惯性技术测评中心,健全联合测评考核的长 效机制；建立公正、公正、公开的测试平台,形成一套统一、规范、科学的评 价体系,定期举办联合测试,客观反映技术进展水平,有效评判科研成果,加 强技术沟通,明确攻关重点,从全局的角度把握技术整体进展,有效鼓励讨论名师归纳总结 工作的深化,促进关键技术的快速突破；第 7 页,共 7 页- - - - - - -