隋波

海军驻大连地区军事代表室，辽宁 大连 116021

1 成本需求

在满足军事应用，实现军事目标的前提下，必须考虑经济因素，即成本控制，包括人工成本和资本成本[1]。从这个角度看，为了在惯性导航的前提下达到所要求的性能，我们必须努力做到可靠、易用、小型化、低功耗、轻量化，所以我们应该重视技术的应用，如智能技术、数字技术等。降低产品生命周期成本不容忽视，这是技术发展的驱动力之一。

2 不同类型惯性导航的技术特点

复杂光电产品的质量受到许多因素的制约。一般来说，可分为两个方面：一是惯性传感器技术，如陀螺仪；二是系统技术。陀螺仪是惯性导航的核心设备，它从本质上决定了整个系统的性能水平。系统技术包括信息处理技术的方案安排和解码方案的选择原则、系统标定技术、辅助导航信息集成技术的物理环境，系统设计、可靠性、维护、测试、安全和可支持性等“五属性”设计技术。

2.1 平台与捷联惯性导航

导航问题在一定程度上解决了多坐标系之间的关系。应用于地面导航问题时，必须解决矢量坐标系、局部水平坐标系和地心惯性坐标系之间的关系。根据各种坐标系的具体实现，惯性导航可分为多种类型。这是惯性产品设计的第一步，也是规划和选择的主要内容。

根据平台仿真的不同坐标系，将平台惯性导航进一步划分为几何方程和半解析方程。几何类型与所有物理仿真平台兼容，并且具有复杂的帧结构。通常需要在半解析方程中，通过物理平台模拟局部水平或惯性坐标系。另一个坐标系是通过求解和计算坐标系之间的关系来计算的。通过以上求解，得到了所有捷联惯导系统的坐标系。

2.2 采用各种监控技术的惯导

利用外部参考信息对系统进行复位，不能从根本上消除误差源的影响，不能完全消除外部信息，可以明显削弱自主惯性导航系统。因此，要从根本上解决惯性导航的“发散”现象[2]，就必须从惯性导航的内部入手，尽量减小陀螺仪的漂移和影响。有两种方法:第一种，是提高惯性传感器的精度，如陀螺仪。第二种，陀螺仪监测技术在系统中的应用包括旋转调制技术、陀螺多位置漂移位置监测技术和陀螺仪H调制监测技术。

第一种方法比第二种方法更加困难和昂贵，特别是当设计和制造陀螺仪的技术达到一定水平时。第二种方法通过改变系统控制计算方案或增加现有的基于系统的陀螺仪监测方法，具有较低的应用成本，在相同的精度水平上，提高系统精度可以达到良好的效果。因此，提高惯性导航的性能水平是一种相对简单有效的方法。表1显示了三种主要陀螺仪监测技术的特点。

表1 陀螺监测技术的特点

3 惯性导航技术的发展趋势

就全球发展而言，现有的惯性传感器已经能够满足目前各种导航任务的精度要求[3]。未来的主要目标是降低设备成本、体积/重量和功耗，包括以下方面。

(1)材料和工艺：制造商采用低劳动密集型生产模式和批量加工技术来选择新材料如硅、石英或铌酸锂，以产生惰性。

(2)成本：它包括产品本身的运行成本和维护成本。由于大规模生产，惯性传感器的成本也大幅度下降。

(3)体积：惯性传感器正朝着轻量化、小型化和微型化的方向发展。一些新的惯性传感器不会被肉眼识别。

(4)研究热点：一方面，它专注于小型惯性器件的性能改进和有效封装。另一方面，它的重点是光学传感器，特别是对于使用互联网。

(5)期望：在所有精度水平上，可以实现体积小、成本低的惯性传感器。

惯性导航系统的发展和应用直接取决于惯性传感器的发展。惯性传感器的成本、体积和功率影响着惯性导航系统的参数。因此，惯性传感器的发展需要平衡以下因素:精度、连续性、可靠性、成本、体积/重量和功耗。

4 结语

总之，低成本、高精度、高性能的惯性传感器将成为未来惯性器件研究的热点。随着现代计算机技术的飞速发展，平台导航系统将被捷联惯导系统所取代。

惯性导航是唯一的自主导航模式，而纯惯性导航系统不依赖于任何外部信息。它仍将占据一个位置，将成为一个独立而有意义的研究方向。