惯性传感器技术及发展

利用GPS 辅助INS 的系统已在各种应用领域崭露头角,这些新的应用领域将驱动市场对极低成本 惯性传感器的大量需求。在回顾惯性传感技术的发展历程、研究热点、应用领域的基础上,讨论和展望了光纤 陀螺仪、微机械陀螺仪和加速度计,以及微型光学传感器技术近期和远期的发展趋势。 关键词: 陀螺仪; 加速度计; 传感技术

　2001年第20卷第5期　　　　　　　　　　传感器技术(JournalofTransducerTechnology)

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综述与评论

惯性传感器技术及发展

徐景硕

(海军航空工程学院青岛分院航空特设系,山东青岛266041)

摘　要:论述了惯性传感器的发展过程和其在惯性导航系统中的地位,仪、微机械电子系统惯性传感器、光纤陀螺仪的原理、发展方向。

关键词:惯性传感器;;中图分类号:TP212.93:1000-9787(2001)05-0001-04

Tdevelopmentofinertialmeasurementunit

XUJing-shuo

(Dept.ofAero-Special-Equipment,TheBranch,NavalAeronautical

EngineeringAcademy,Qingdao266041,China)

Abstract:Thedevelopmentofinertialmeasurementunit(IMU),alongwiththeirimportantsituationininertialnavigationsystem(INS),ThentheprincipleandimplementationofnewIMU:HRG、MEMS-IMU、fiber-opticgyroarediscussed,andfinallythedevelopmentdirectionisproposed.

Keywords:inertialmeasurementunit(IMU);hemisphericalresonatiorgyro(HRG);opticalgyroscope

0　引　言systemgyroscope,MEMSG)相继出现,从而推动了惯性

惯性导航系统(inertialnavigationsystem,INS)是随着惯性传感器的发展而发展起来的一门导航技术,它完全自主、不受干扰、输出信息量大、输出信息实时性强等优点使其在军用航行载体和民用相关领域获得了广泛应用。惯导系统的精度、成本主要取决于惯性传感器———陀螺仪和加速度计的精度和成本,尤其是陀螺仪其漂移对惯导系统位置误差增长的影响是时间的三次方函数,而高精度的陀螺仪制造困难,成本很高,因此惯性技术界一直在寻求各种有效方法来提高陀螺仪的精度,同时降低系统成本。从20世纪50年代的液浮陀螺仪到70年代的动力调谐陀螺仪(dynamicallytunedgyroscope,DTG);从80年代的环形激光陀螺仪(ringlasergyroscope.RLG)、光纤陀螺仪(fiberopticgyroscope,FOG)到90年代的振动陀螺仪以及目前研究报道较多的微机械电子系统陀螺仪(micro-electro-mechanical-收稿日期:2001-02-09

传感器不断向前发展。1　惯性传感器的发展过程

惯性传感器包括陀螺仪和加速度计,加速度计目前精度可达10-5gn且对INS误差影响较小,目前依然是以挠性支承摆式加速度计为主。陀螺仪由于其结构复杂、制造困难且其漂移误差对INS精度影响大,从而成了惯性传感器重点研究对象。从广义上讲凡是能测量载体相对惯性空间旋转的装置就可以称为陀螺仪,随着技术的发展,相继发现了多种物理效应可以实现这一要求,因而出现了许多不同型号和不同结构的陀螺仪,尽管陀螺仪有型号和结构的差异,但从理论上讲可以划分为两大类[1]:(1)以经典力学为基础的陀螺仪,它包括各类机械陀螺仪;(2)以现代物理学为基础的陀螺仪,包括光学陀螺仪。

框架式刚体转子陀螺仪是应用最早和最广泛的一类陀螺仪,这方面的技术有:液浮、气浮、磁悬浮、

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