2019年05月15日

當前航海慣導技術的發展,整體上仍是瞄準更高精度和更高性價比這兩個主要目标。光纖陀螺慣導在航海領域的全面發展,需要與已成熟應用的靜電、激光陀螺航海慣導進行全方位的比較。這一技術途徑是否可行以及能否長遠發展等是擺在我們面前需要深入思考的問題。


從理論和工程應用上講,航海慣導技術的發展需求,對新技術的發展和應用,主要取決于其先進性、可行性與付出的代價之間的權衡,不能一概而論。


從武器裝備使用的角度來看,新的發展首要需求顯然不是精度問題,而是制造與使用維護性,但這一問題又隻能依靠采用新的技術途徑來解決。因此,航海慣導新的發展需求主要表現在以下兩個方面:(1)需要發展定位精度接近或優于激光陀螺導航系統、導航信息特性(速度、姿态等信息的絕對誤差和變化率)優異的導航系統。(2)需要發展定位精度接近靜電陀螺導航儀、成本呈量級降低、使用維護性(啟動時間、标定周期等)顯著提高的導航系統。


為了滿足以上發展需求,首先需要改進或采用新型陀螺儀。近期來看,光纖陀螺在随機遊走、零偏長期穩定性、成本、可制造性等方面具有突出的優勢;遠期來看,超高精度原子陀螺有望進入航海導航應用領域。其次在系統技術上進行創新,快速溫控技術是解決光纖陀螺受溫度變化影響的一條有效途徑;克服剩餘陀螺漂移需要在工程應用上突破全阻尼技術;系統形式應采用純捷聯的形式。


采用超高精度的光纖陀螺研制航海慣導,是滿足當前發展需求的一條很好的途徑。


對于長航時導航系統來說,主要考慮的是光纖陀螺的随機遊走系數要小、零偏穩定性和零偏長期重複性要高。從理論極限來看,光纖陀螺的随機遊走可達以上,零偏穩定性可達10-6(°)/h以上,零偏重複性理論精度是0,相應的導航系統精度可滿足3個月乃至更長時間導航的需要。


随着光纖陀螺技術的發展,光纖陀螺這一極限精度及可工程實現的精度将進一步提高,可以支撐超高精度航海慣導的發展。


阻尼技術是航海慣導的核心關鍵技術。當前普遍成熟應用的是采用經典控制理論設計的水平阻尼網絡,能夠有效地将水平方向的舒拉振蕩消除,從而獲得穩定、平滑的姿态和速度信息,但也僅此而已;方位阻尼網絡的實現存在巨大困難。


研究表明,采用Kalman濾波融合電磁計程儀與慣導的信息,能夠有效消除水平方向的舒拉振蕩,同時能夠估計出或部分估計出水平方向慣性儀表的誤差,消除其對應的呈地球周期振蕩的誤差,從而有效地提高系統導航精度。


針對航海導航領域對慣性技術發展的新需求,可以了解到航海慣導技術不存在一勞永逸的解決方案,最優方案始終在發展進步;采用超高精度的光纖陀螺研制航海慣導,是滿足當前發展需求的一條很好的途徑。


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探索航海導航領域對光纖陀螺慣導技術的新需求

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