陈松伟
中国直升机设计研究所 江西省景德镇市 333001
摘要：随着科学技术的不断进步，惯性系统发展迅猛，直升机产业蓬勃发展。光纤惯导作为惯性系统中的典型产品，研究其国内外发展现状有助于明确其技术优势和未来趋势。本文以光纤惯导为研究对象，首先分析了光纤惯导的国内外发展现状，进而对其初始技术、补偿技术以及组合技术展开探讨，最后以期为直升机领域的惯性系统提供参考。
关键词：光纤惯导；惯性系统；组合技术
光纤惯导技术是国家惯性技术的重要衡量指标，研究国内外的相关技术对于国家自身的发展有着重要的意义。随着科技发展，光纤惯导技术迈入了新的阶段，本文将对其在国内外的发展现状和关键技术展开分析。具体阐述如下。
1、光纤惯导技术概述
惯性导航系统是惯性系统中最经典的产品之一，其衡量了一个国家的惯性技术发展水平。经历了数百年的发展，国际惯性技术逐渐成熟，其中以陀螺仪技术发展过程最为典型，其基本涵盖了整个惯性技术的发展历程。从目前的发展现状来看，陀螺仪主要包括以气体和液体作为驱动力的陀螺，静电陀螺以及光纤陀螺。随着时代的不断进步，相关技术的发展日新月异，更多新型的陀螺技术逐渐投入研究。而随着陀螺技术的进步，相关工艺技术也逐渐精进，惯性设备的量化生产逐渐成为可能。光纤惯导与其他惯导相比有着显著的优势，首先是与其他惯导一样有着高精密度，其次是有着质量上乘，成本较低的显著特点。而随着科学技术的发展，光纤惯导的精度仍在不断提升，其在世界工业和精密仪器的发展中有着无可比拟的地位。
2、国内外发展现状
2.1国外发展现状
从光纤惯导目前的世界发展环境来看，美国和法国在世界的发展前列。美国已经将光纤惯导技术充分运用到军用武器之中，例如安装到直升机的飞行装置及导航装置之中，来提升直升机的定位精确度以及可靠性。同时在商业飞机之中，美国早在2011年就完成了第一份航向基准系统产品，到目前为止，其已经在商业飞行过程中广泛应用。法国的相关企业研发了适用于所有温度的几乎零误差的三轴光纤惯导，其航向精度已经十分准确，此外，其水下系列也已经在很多军用企业中使用，在2015年推出的产品已经能够实现航向精度误差接近于0。此外，挪威研究所也通过研发光纤惯导实现了极地探寻任务。
2.2国内发展现状
我国的光纤惯导技术的起步较晚，从上世纪八十年代开始，我国才对该领域的研究引起重视，并开始增加该项目的研究投入。许多高校和研究所也逐渐启动了对于该领域的研究工作。从目前看来，我国主要的研究单位有清华大学、北京航天航空大学、国防科技大学等。随着国内光纤惯导技术的发展，我国已经能研发精度较低的陀螺。我国目前使用的光纤惯导系统是来源于北京相关研究所的产品。与世界的宏观环境相比，我国在光纤陀螺系列化以及工程化研制上仍较为落后，其发展环境和应用环境仍比较恶劣。
3、关键技术分析
对于光纤惯导技术而言，主要有初始技术、补偿技术以及组合技术三个方面。
3.1初始技术
对于光纤惯导系统而言，初始技术的作用是无可厚非的，其质量好坏能够影响整个系统的运作和性能。从其运动状态来看，其主要分为动和静两种状态，对于静基座技术而言，其研究较早且已经成熟，但是由于很多实际应用中难以满足静基座的条件，实施动精准技术是十分重要的。其对准的方法有很多，例如通过传递的方式对准或者通过外界信息进行辅助对准。
其中，传递对准是指通过高精准度的惯导为基础，根据匹配的参数不同而实现速度匹配和姿态匹配等。其不仅能够进一步提高精准度，还能缩短相应的时间，在水中武器的使用中有着广泛的前景，但由于其对精准度的依赖性过高，所以任何变形问题都可能影响其速度匹配与姿态匹配。而外界信息辅助对准是指运用外界导航设备提供的位置和速度等信息从而实现对准，其由于限制条件较少，在目前的使用中较为广泛。随着捷联惯导系统的使用，其它受到误差限制的惯导系统的应用前景惨淡，在海况不佳时使用水中兵器难以获得其精准定位，此时利用捷联惯性系统有着显著优越性。相关研究人员对该系统的误差做了试验分析，得出了该系统在失准角为任意角度时都比较稳定的应用前景。
3.2补偿技术
随着相关工业技术已经成熟，光纤技术、制造工艺等在惯导中的应用逐渐广泛，光纤惯导目前已经在市场中投入使用。但是，光纤惯导的发展并不是完全顺利的，受闪普效应的影响，光纤陀螺在外温环境变化时光源波长等都会产生相应的变化，会严重影响其相关指标的精确度水平，因此对其进行充分的辨识和补偿是十分重要的。为了能够弥补光纤惯导受外在温度漂移的缺陷，产生一种补偿技术。此外，在全天侯的远距离作战时，兵器导航系统的精密度至关重要。但是，在海浪冲击、船体震荡的环境下，零件误差和安装误差在所难免，传统的方法是一段时间后进行重新组装，但是，其明显不适用于特定的环境下，不仅导致使用和维护成本升高，还会造成人力物力财力的浪费，因此，在此种情况下采用补偿技术也是十分必要的。目前，我国补偿技术仍不够成熟，在面对系统参数较为复杂时，我国的补偿技术难以正常运行。因此，我国要加强补偿技术的研究，从而促进光纤惯导技术的升级。
3.3组合技术
对于直升机等武器装备，惯性导航系统起到了关键性的作用，作为惯性导航系统其不与外界信息有关、也不需要外部为其提供能量的一种自动式导航系统，可以在短时间内为武器装备及时播报，提供高精准的位置、速度等信息。但是，其也有很多需要改进的地方，比如长时间的工作，会有一定的误差，这很不利于武器装备的综合性能。根据上述描述，若利用高精度的陀螺仪进行改善，长时间累计也会出现误差，不能从根本上改善问题。所以，可以将各种导航系统的优势结合起来，设计一个新型的导航系统，改善导航系统以往存在的不足，从而提高武器装备的综合性能。
4、总结语
总而言之，随着科学技术的发展，我国的光纤惯导技术也取得了一些成就，但是，同世界发达国家相比，我国光纤惯导技术的发展水平仍处于较低级阶段，重视其关键技术的升级有着重要的现实意义。因此，我国要重视光纤惯导技术的提高，促进我国工业技术变革，早日实现高精度的光纤惯性导航设备，为国防武器装备保驾护航。
参考文献
[1]吕志刚,吴爽,白龙.光纤惯导国内外发展现状及其关键技术分析[J].数字海洋与水下攻防,2020,3(05):420-424.
[2]张思. 单轴旋转式光纤惯导系统技术研究[D].哈尔滨工程大学,2016.
[3]谢增华,延风平,王均宏,简水生.光纤陀螺的研究进展及其应用现状[J].传感器技术,1997(05):1-4.
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