導讀近日，中國遠洋運輸(集團)總公司的多用途散貨船「永盛」號歷時55天、航行近2萬海裡，成功往返北極航道，到達天津港。中船航海科技有限責任公司與中遠(北京)海上設備有限公司合作研發的基於極區導航技術的組合光纖羅經，伴隨「永盛」號圓滿完成了北極航線航行。該設備運行穩定，在「永盛」號的北極導航方面發揮了重要作用。
近日，中國遠洋運輸(集團)總公司的多用途散貨船「永盛」號歷時55天、航行近2萬海裡，成功往返北極航道，到達天津港。中船航海科技有限責任公司與中遠(北京)海上設備有限公司合作研發的基於極區導航技術的組合光纖羅經，伴隨「永盛」號圓滿完成了北極航線航行。該設備運行穩定，在「永盛」號的北極導航方面發揮了重要作用。
作為我國船舶通信導航領域重要的科研生產基地之一，中船航海近年來在研製光纖慣導系統的同時，也開展了光纖陀螺的研發工作。通過加大科研投入力度、在內部組建專業研發團隊、在外部與相關院校和企業進行戰略合作等方式，目前該公司在光纖陀螺研發領域實現了較好的開局。
高端導航市場暗流湧動
從某種角度來說，成全人類向更廣闊空間探索的，是不斷發展的導航技術。最初人類用天體作為參照物來確定方向，之後發現了磁場，便有了指南針。如今，慣性導航技術更新換代的步伐不斷加快，在船用領域，傳統的機械陀螺開始被光學陀螺替代。
光纖陀螺憑藉近幾年蓬勃發展的勢頭，被業內視為朝陽產業。美國Draper實驗室預測，到2020年，光纖陀螺將全面替代現有其他類型陀螺產品，在專業導航領域佔據主導地位。美國ElectroNICast諮詢公司預測，2015年，全球光纖陀螺市場的規模將達到40億美元。
我國對光纖陀螺的研發起步較晚，尤其在高精度光纖陀螺技術方面，與國外相比存在較大差距。但是，經過近些年的追趕，目前國內已出現了多個光纖陀螺研發主體，中船航海就是其中的一個。在11月3日舉行的第十七屆中國國際工業博覽會上，中船航海公司新研發的光纖羅經吸引了眾多眼球。
據了解，慣性導航的優勢在於不需要任何外來信息，也不對外輻射任何信息，就能夠全天候、實時、連續、自主和隱蔽地進行三維定位及定向。
慣導系統由兩個核心測量元件構成——輸出載體相對慣性空間比力的加速度計和輸出載體相對慣性空間的絕對角速度的陀螺。「可以說，陀螺是慣導系統中的『心臟』，直接決定慣導系統的成本。」中船航海慣性導航室副主任劉俊成說。
自上世紀四五十年代以液浮和氣浮陀螺為代表的機械陀螺問世開始，傳統的機械式慣導設備及系統成為船用導航市場的主流。然而發展至今，其已經到了一個「天花板」。結構複雜、需要高精度加工、某些運動部件易磨損、壽命短、可靠性差、啟動慢而且動態範圍窄等缺點使其局限性凸顯。為尋找突破口，科技人員將目光投向了以雷射陀螺和光纖陀螺為代表的光學陀螺。
光纖陀螺具有精度高、壽命長、功耗低、重量輕、體積小、全固態的特點，技術優勢明顯。光纖陀螺能夠滿足長時間航海導航的需求，使用壽命超過20年，單軸陀螺功耗小於5瓦，重量遠遠小於傳統陀螺重量，而且內部無運動部件，抗振性能好。
相較之下，同屬光學陀螺範疇的雷射陀螺則不佔優勢，因為雷射陀螺的生產工藝複雜，需要幾千伏的點火電壓，存在「自鎖」現象，還需要定期填充腔體惰性氣體。
陀螺產品的更新換代，給傳統機械式慣導系統研發和生產企業帶來了不小的衝擊。中船航海副總經理張幟介紹，該公司過去以精密加工機械陀螺見長，但隨著市場重心轉向光學陀螺，企業原有的精密儀器加工優勢難以得到發揮，開始面臨巨大的產品轉型和生產線調整壓力。
技術壁壘促國內加快研發
美國、歐洲從上世紀七八十年代便開始進行光纖陀螺的研發，在高精度光纖陀螺技術方面遙遙領先。霍尼韋爾公司截至上世紀末已生產交付了1萬多只用於商業飛行器的戰術級開環陀螺;另一光纖陀螺生產巨頭——iXBlue公司的光纖陀螺應用範圍包括航海、陸地和空間等領域，涵蓋了從戰術級到戰略級的各個精度。
由於國外對高精度光纖陀螺技術和產品實行嚴格禁運政策，而中國國內應用市場需求量又十分巨大，目前國內多個行業的企業都對光纖陀螺展開了研製。
中船航海已在光纖陀螺的研製方面取得了進展。目前，該公司規劃了高、中、低精度檔光纖陀螺和光纖慣性產品，已形成高精度光纖陀螺工程樣機，將主要用於光纖慣導和光纖羅經。在光纖慣性產品方面，中船航海已形成SAM001型組合光纖羅經，用於高檔商船和公務船。
談及未來發展方向，張幟認為，在技術水平上，我國同國外的主要差距在於高精度光纖陀螺的量產能力，以及更高精度的光纖陀螺的獨立設計能力，因此，需要從高精度光纖陀螺儀製造技術和光纖陀螺非線性誤差建模、濾波等慣性導航基礎理論方面進行深入研究，並注重系列化光纖產品研製，以便儘早打破歐美的技術壟斷局面。
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光纖陀螺[24] 導航技術[3] 通信導航[1]
[整理編輯：CK365測控網]
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