半球谐振陀螺在海洋导航定位中的应用
发布时间：2021-10-05 15:07
为进一步研究惯性导航系统,介绍1种具有高精度、高稳定性、长使用寿命的固态振动陀螺:给出半球谐振陀螺的结构和工作原理;阐述其国内外发展历程、研究现状和实际应用;最后分析半球谐振陀螺在海洋导航定位中的发展潜力和发展趋势。
【文章来源】：导航定位学报. 2020,8(03)CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
国防科大研制的微半球谐振陀螺样机
BLUENAUTE系列惯导系统
法国的半球谐振陀螺研制，在全球属于领先地位，代表性的公司为法国赛峰公司，其集团旗下的萨基姆（Sagem）公司自20世纪90年代开始研究HRG技术，之后在半球谐振陀螺关键技术如谐振子加工、谐振子调平、高精度控制电路等方面提出技术方案，如图4所示。在Sagem公司研制的HRG应用方面，2004年模块化空对地武器（Armement Air-Sol Modulaire,AASM）“铁锤（Hammer）”导弹，成功采用了战术级惯性测量单元进行导航。这得益于HRG的精度高，惯性测量单元能在GPS信号拒止的环境中运行，截至2017年底，该项目已经采购了4 000多个HRG[26]。Sagem公司研制的Regys 20半球谐振陀螺，其随机零偏优于0.01(°)/h，角度随机游走达到0.000 1(°)/h0.5，比例因子误差为5×10-6[27]。2007年，法国空间客车-4000(Spacebus-4000)卫星平台、欧洲新一代通信卫星平台Alphabus等空间项目均使用Regys 20;2012年，BlueNaute系列HRG成功应用到各种舰船；2013年，SKyNaute系列HRG在商用航空领域得到应用；2016年，Sagem推出了基于HRG的惯性测量装置(inertial measurement unit,IMU）系列（PRIMUS)[19],PRIMUS配备3个HRG和3个高稳定性微机电系统(microelectromechanical systems,MEMS）加速度计，PRIMUS的设计针对北向寻优进行优化，使PRIMUS的航向的均方根差（root mean square,RMS）达到了0.025 mm[28]。2017年，Sagem公司在捷联式INS内集成了HRG，其测试结果表明，HRG在2 000 h内的随机零偏优于0.000 1(°)/h[29];2018年推出了基于HRG Crystal的纯惯性导航仪ONYX,ONYX被认为是目前世界上最小、最准确和最可靠的纯惯性导航仪[30]。ONYX由3个HRG Crystal、3个A600摆式加速度计和4个阻尼器组成，ONYX体积小、质量轻、功耗低且具备很高的方位对准精度，ONYX的平均故障时间间隔(mean time between failure,MTBF)大于250 000 h，具有良好的成本、体积、质量及功耗（cost,size,weight and power,C+SWaP）性能[31]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]半球谐振陀螺发展的技术特征[J]. 彭慧,方针,谭文跃,方海斌,严隆辉. 导航定位与授时. 2019(04)
[2]基于FPGA的压电半球谐振陀螺数字测控系统设计[J]. 张钰莹,张卫平,崔峰,刘朝阳,田梦雅,薛冰. 半导体光电. 2019(03)
[3]先进微陀螺器件及微惯性测量单元最新研究进展[J]. 何杰,朴继军,朱玲瑞,袁小平,胡少勤. 压电与声光. 2019(03)
[4]石英半球谐振子精密加工技术探讨[J]. 徐志强,刘建梅,王振,陈晓磊,陈效真. 导航与控制. 2019(02)
[5]微型化半球陀螺制备工艺发展现状及趋势分析[J]. 庄须叶,王世和,李平华,吕东锋. 导航与控制. 2019(02)
[6]微半球谐振陀螺技术研究进展[J]. 石岩,席翔,吴学忠,肖定邦. 导航与控制. 2019(02)
[7]全角模式半球谐振陀螺振型控制与角度检测[J]. 于翔宇,张岚昕,段杰,赵万良. 导航与控制. 2019(02)
[8]2018年国外惯性技术发展与回顾[J]. 薛连莉,戴敏,葛悦涛,陈少春. 飞航导弹. 2019(04)
[9]半球谐振陀螺发展综述[J]. 帅鹏,魏学宝,邓亮. 导航定位与授时. 2018(06)
[10]微半球谐振陀螺技术研究进展[J]. 汪红兵,林丙涛,梅松,江黎,蒋春桥. 微纳电子技术. 2017(11)
博士论文
[1]半球谐振陀螺的分析与研究[D]. 高胜利.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]基于半球谐振陀螺的惯性导航系统研究[D]. 杨倩.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3419996
【文章来源】：导航定位学报. 2020,8(03)CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
国防科大研制的微半球谐振陀螺样机
BLUENAUTE系列惯导系统
法国的半球谐振陀螺研制，在全球属于领先地位，代表性的公司为法国赛峰公司，其集团旗下的萨基姆（Sagem）公司自20世纪90年代开始研究HRG技术，之后在半球谐振陀螺关键技术如谐振子加工、谐振子调平、高精度控制电路等方面提出技术方案，如图4所示。在Sagem公司研制的HRG应用方面，2004年模块化空对地武器（Armement Air-Sol Modulaire,AASM）“铁锤（Hammer）”导弹，成功采用了战术级惯性测量单元进行导航。这得益于HRG的精度高，惯性测量单元能在GPS信号拒止的环境中运行，截至2017年底，该项目已经采购了4 000多个HRG[26]。Sagem公司研制的Regys 20半球谐振陀螺，其随机零偏优于0.01(°)/h，角度随机游走达到0.000 1(°)/h0.5，比例因子误差为5×10-6[27]。2007年，法国空间客车-4000(Spacebus-4000)卫星平台、欧洲新一代通信卫星平台Alphabus等空间项目均使用Regys 20;2012年，BlueNaute系列HRG成功应用到各种舰船；2013年，SKyNaute系列HRG在商用航空领域得到应用；2016年，Sagem推出了基于HRG的惯性测量装置(inertial measurement unit,IMU）系列（PRIMUS)[19],PRIMUS配备3个HRG和3个高稳定性微机电系统(microelectromechanical systems,MEMS）加速度计，PRIMUS的设计针对北向寻优进行优化，使PRIMUS的航向的均方根差（root mean square,RMS）达到了0.025 mm[28]。2017年，Sagem公司在捷联式INS内集成了HRG，其测试结果表明，HRG在2 000 h内的随机零偏优于0.000 1(°)/h[29];2018年推出了基于HRG Crystal的纯惯性导航仪ONYX,ONYX被认为是目前世界上最小、最准确和最可靠的纯惯性导航仪[30]。ONYX由3个HRG Crystal、3个A600摆式加速度计和4个阻尼器组成，ONYX体积小、质量轻、功耗低且具备很高的方位对准精度，ONYX的平均故障时间间隔(mean time between failure,MTBF)大于250 000 h，具有良好的成本、体积、质量及功耗（cost,size,weight and power,C+SWaP）性能[31]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]半球谐振陀螺发展的技术特征[J]. 彭慧,方针,谭文跃,方海斌,严隆辉. 导航定位与授时. 2019(04)
[2]基于FPGA的压电半球谐振陀螺数字测控系统设计[J]. 张钰莹,张卫平,崔峰,刘朝阳,田梦雅,薛冰. 半导体光电. 2019(03)
[3]先进微陀螺器件及微惯性测量单元最新研究进展[J]. 何杰,朴继军,朱玲瑞,袁小平,胡少勤. 压电与声光. 2019(03)
[4]石英半球谐振子精密加工技术探讨[J]. 徐志强,刘建梅,王振,陈晓磊,陈效真. 导航与控制. 2019(02)
[5]微型化半球陀螺制备工艺发展现状及趋势分析[J]. 庄须叶,王世和,李平华,吕东锋. 导航与控制. 2019(02)
[6]微半球谐振陀螺技术研究进展[J]. 石岩,席翔,吴学忠,肖定邦. 导航与控制. 2019(02)
[7]全角模式半球谐振陀螺振型控制与角度检测[J]. 于翔宇,张岚昕,段杰,赵万良. 导航与控制. 2019(02)
[8]2018年国外惯性技术发展与回顾[J]. 薛连莉,戴敏,葛悦涛,陈少春. 飞航导弹. 2019(04)
[9]半球谐振陀螺发展综述[J]. 帅鹏,魏学宝,邓亮. 导航定位与授时. 2018(06)
[10]微半球谐振陀螺技术研究进展[J]. 汪红兵,林丙涛,梅松,江黎,蒋春桥. 微纳电子技术. 2017(11)
博士论文
[1]半球谐振陀螺的分析与研究[D]. 高胜利.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]基于半球谐振陀螺的惯性导航系统研究[D]. 杨倩.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3419996
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