自主導(dǎo)航控制及慣性技術(shù)發(fā)展趨勢

薛連莉，王常虹，楊孟興，楊功流，陳效真

（1.北京海鷹科技情報(bào)研究所，北京100074；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱150001；3.中國航天科技集團(tuán)第十六研究所，西安710100；4.北京航空航天大學(xué)，北京100191；5.北京航天控制儀器研究所，北京100039）

自主導(dǎo)航控制及慣性技術(shù)發(fā)展趨勢

薛連莉1，王常虹2，楊孟興3，楊功流4，陳效真5

（1.北京海鷹科技情報(bào)研究所，北京100074；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱150001；3.中國航天科技集團(tuán)第十六研究所，西安710100；4.北京航空航天大學(xué)，北京100191；5.北京航天控制儀器研究所，北京100039）

從協(xié)同化、體系化、一體化適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的信息化，跨域化、高速化、多用化適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的立體多維化，自主化、平臺化、小型化適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的無人智能化3個(gè)方面概述了未來戰(zhàn)略新常態(tài)下武器裝備對自主導(dǎo)航控制的需求，進(jìn)而對自主導(dǎo)航控制這一概念進(jìn)行了簡要概述。從精確打擊入手，闡述了慣性技術(shù)對自主導(dǎo)航的重要性，提出慣性技術(shù)是自主導(dǎo)航控制的核心。最后，從慣性器件、慣性傳感技術(shù)、慣性測試、新功能材料、新興算法和軟件技術(shù)等方面分析總結(jié)了慣性技術(shù)的發(fā)展趨勢，并對我國慣性技術(shù)的發(fā)展提出了一些建議。

太空探測；空間防衛(wèi)；導(dǎo)彈武器；智能感知；智慧控制；慣性技術(shù)

0 引言

隨著高新技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，賽博概念從防御轉(zhuǎn)為進(jìn)攻，美國國防部2014年11月發(fā)布 《國防創(chuàng)新倡議備忘錄》，還提出了 “第三次抵消戰(zhàn)略”的概念和基本構(gòu)架，制定了以高超聲速、自主化為方向，顛覆性技術(shù)為核心的 《長期研究和發(fā)展計(jì)劃》。2016年12月，美國又對 《國防部太空政策》進(jìn)一步修訂，并發(fā)布了 《建設(shè)太空任務(wù)部隊(duì)，訓(xùn)練明日的太空戰(zhàn)士》白皮書，明確了太空政策的4大目標(biāo)，闡明了實(shí)施太空威懾、提升太空任務(wù)有效性的4項(xiàng)措施，指明了太空力量與其他軍事力量共同實(shí)施太空威懾、協(xié)同作戰(zhàn)的途徑，從應(yīng)對沖突的角度提出了確保太空任務(wù)有效性的3個(gè)等級。新興 “自主協(xié)同”“太空備戰(zhàn)”和“太空控制”傾向昭然若揭。俄羅斯2015年發(fā)布的 《2020年前俄羅斯國家安全戰(zhàn)略》也表明，俄羅斯將加速發(fā)展高超聲速飛行器、采用創(chuàng)新技術(shù)的核彈頭和空天防御體系，明確 “信息技術(shù)已成為推動國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和構(gòu)建信息社會的重要因素，越來越多地被用來達(dá)成地域政治、軍事和戰(zhàn)略穩(wěn)定等目的”，“信息安全體系已成為國家安全保障體系的重要組成部分”。

由此，“強(qiáng)大對手、高端沖突”“全球公域介入與機(jī)動聯(lián)合”“跨域作戰(zhàn)、空天融合、全域融合”“大縱深、深尺度”“一彈多能、一彈多用”“齊射競爭”等新的戰(zhàn)事概念不斷涌現(xiàn)。未來隱形戰(zhàn)略新常態(tài)和太空競爭新趨勢即見端倪，空間探測、空間競爭和空間安全升溫，多維跨域立體交叉高端沖突、無人智能多信息融合和多模式能量對抗的新型戰(zhàn)略戰(zhàn)役模式逐漸形成。世界各國必將對未來國防武器裝備應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)場條件下的“智能精準(zhǔn)化、一體協(xié)同化、小型體系化”以及“遠(yuǎn)程跨域、自主作戰(zhàn)”形成新的 “跨域式”期望，其中自主導(dǎo)航控制及其核心慣性技術(shù)也就成為未來發(fā)展的關(guān)鍵。

1 自主導(dǎo)航控制是未來戰(zhàn)略新常態(tài)下武器裝備的新需求

21世紀(jì)以來，隨著新興計(jì)算科學(xué)的形成，信息網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)＋、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、微光電子、微納系統(tǒng)等技術(shù)的深化、融合和集成，又孕育著新一輪生命科學(xué)、腦科學(xué)、仿生工程、量子、超材料、無人智能、機(jī)器人等技術(shù)的創(chuàng)新，有力地推動了 “多維跨界域立體交叉高端沖突、無人智能多信息融合和多模式能量對抗”的新型戰(zhàn)略戰(zhàn)役模式的形成。未來戰(zhàn)場空間無疑向無邊界擴(kuò)大，向空天融合、大縱深、深尺度方向發(fā)展，武器裝備的飛行速度、飛行域、打擊域也相應(yīng)拓展，而這又再次推動武器裝備向高超聲速、自主智能、多平臺協(xié)同以及精準(zhǔn)化方向跨越發(fā)展。大數(shù)據(jù)是智能的基礎(chǔ)，而云計(jì)算則是智能的實(shí)現(xiàn)手段。盡管政治軍事目的不同、作戰(zhàn)使命不同、武器裝備的基礎(chǔ)也不同，但國防前沿技術(shù)與顛覆性技術(shù)發(fā)展迅猛的趨勢是一致的，對于新興武器裝備適應(yīng)新興戰(zhàn)略全球化模式的牽引和推動也是一致的。

1.1 協(xié)同化、體系化、一體化適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的信息化

圖1 美國 “標(biāo)準(zhǔn)”6依靠預(yù)警機(jī)提供信息進(jìn)行超視距攔截Fig.1 The U.S standard 6 over-the-horizon intercept function with early warning aircraft

1.2 跨域化、高速化、多用化適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的立體多維化

由于空空導(dǎo)彈、飛航導(dǎo)彈武器需要打擊空、天、地等不同區(qū)中的各種高超或超聲速飛行目標(biāo)，因此，各種戰(zhàn)略/戰(zhàn)術(shù)高超聲速常規(guī)導(dǎo)彈是美俄發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)。如美國的助推滑翔高超聲速導(dǎo)彈“先進(jìn)高超聲速武器”（AHW），號稱是 “一小時(shí)能打擊世界各地”的反介入/區(qū)域作戰(zhàn)利器。其典型的多用導(dǎo)彈，不僅能攔截各種戰(zhàn)機(jī)，而且可直接打擊巡航導(dǎo)彈、近程彈道導(dǎo)彈和水面艦艇，滿足大范圍控制和超遠(yuǎn)程作戰(zhàn)需求；俄羅斯也加速開展高超聲速武器系統(tǒng)的研發(fā)，以應(yīng)對未來復(fù)雜戰(zhàn)場下的多元目標(biāo)威脅。

1.3 自主化、平臺化、小型化適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的無人智能化

近年來，美國國防部預(yù)先研究計(jì)劃局（DARPA）正在開展大量無人自主系統(tǒng)核心通用技術(shù)和基礎(chǔ)性技術(shù)研究，相關(guān)項(xiàng)目包括“自主機(jī)器人操作”（ARM）、“快速輕量自主”（FLA）和 “感知開發(fā)與執(zhí)行中的數(shù)字”（MSEE）等。其中，F(xiàn)LA項(xiàng)目第一階段已于2017年6月結(jié)束。此外，美國還出臺了一系列無人系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，包括《自主地平線》《無人系統(tǒng)自主技術(shù)路線圖》《美國地面無人系統(tǒng)路線圖》《美國機(jī)器人技術(shù)路線圖》等。根據(jù)這些文件可預(yù)測，到2020年將完成先進(jìn)自主技術(shù)的兩個(gè)階段；2025年將為地面無人系統(tǒng)提供腦機(jī)接口和全自主組件，實(shí)現(xiàn)自主操作和有人/無人編隊(duì)作戰(zhàn)；2035年無人自主系統(tǒng)技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)全自主和協(xié)同作戰(zhàn)能力。而平臺化的武器系統(tǒng)包括在聯(lián)合空地防區(qū)外導(dǎo)彈（JASSM）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的空射、艦射、潛射遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈（LRASM）。對于這些自主化、平臺化的作戰(zhàn)平臺，無人智能、小型化是基礎(chǔ)。

可見，美國 “第三次抵消戰(zhàn)略”的宗旨就是依托顛覆性技術(shù)，快速形成新的作戰(zhàn)能力，重構(gòu)非對稱優(yōu)勢，維持其未來絕對軍事地位。各發(fā)達(dá)國家也順應(yīng)信息化高新技術(shù)發(fā)展，循序漸進(jìn)地應(yīng)用高科技開展顛覆創(chuàng)新，提升自身武器裝備的智能化、數(shù)字化、精準(zhǔn)協(xié)同，保持維護(hù)自我戰(zhàn)略安全地位優(yōu)勢，適應(yīng)未來戰(zhàn)略新常態(tài)，而自主導(dǎo)航智能控制則是未來戰(zhàn)略新常態(tài)下武器裝備的核心。

2 慣性技術(shù)是自主導(dǎo)航控制的核心敏感源

導(dǎo)航控制指的是使載體安全順利到達(dá)目的地的過程，主要是精準(zhǔn)確定載體位置和姿態(tài)。對武器裝備而言，自主導(dǎo)航控制是一項(xiàng)能根據(jù)目標(biāo)自主識別決策、甄別規(guī)避、優(yōu)選規(guī)劃、實(shí)時(shí)補(bǔ)償修正、執(zhí)行控制，實(shí)現(xiàn)精確打擊的導(dǎo)航控制技術(shù)，也就是能實(shí)時(shí)自主敏感識別載體位置和姿態(tài)，控制載體精準(zhǔn)運(yùn)動、準(zhǔn)確命中目標(biāo)。自主導(dǎo)航控制包括自我環(huán)境智能感知、定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、智能決策自動控制等，其中自我環(huán)境智能感知包括多傳感器多信息數(shù)據(jù)動態(tài)提取和位置姿態(tài)確定，定位導(dǎo)航需要局部數(shù)據(jù)、全局?jǐn)?shù)據(jù)、整合判斷決策以及輔助協(xié)調(diào)執(zhí)行，路徑規(guī)劃包含算法模型、動態(tài)甄別比對和判定適時(shí)規(guī)劃過程，智能決策自動控制則需要反饋、比對、多信息融合和伺服控制，如圖2所示。自主導(dǎo)航控制決定了導(dǎo)彈武器裝備在復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境下快速機(jī)動、安全自主對多目標(biāo)實(shí)施精確打擊的能力，是人類逐步移交操控權(quán)、提高安全系數(shù)的工程，是從被動安全到主動安全再到預(yù)防安全控制，從輔助到共同到無人導(dǎo)航制導(dǎo)授權(quán)、適應(yīng)外界環(huán)境的顛覆性技術(shù)，是人類文明和高科技進(jìn)步的標(biāo)志和必然趨勢。

圖2 自主導(dǎo)航控制組成Fig.2 Composition of autonomous navigation and control

因此，為適應(yīng)未來高新技術(shù)條件下的對抗，確保戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的有效性，導(dǎo)彈武器裝備必須具備智能自主、協(xié)同齊射、突防可靠、抗干擾和機(jī)動生存等能力，增強(qiáng)威懾、戰(zhàn)役作戰(zhàn)防御、射前生存、高效突防和精確打擊能力，保持目標(biāo)毀傷能力，使彈頭向小型、機(jī)動化方向發(fā)展。武器裝備不僅能突破戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)（TMD）、國家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)（NMD）的防御，還能在戰(zhàn)役的淺縱深區(qū)域內(nèi)確保制空權(quán)、制海權(quán)，實(shí)現(xiàn)武器裝備信息化、信息裝備武器化、信息系統(tǒng)一體化、作戰(zhàn)體系協(xié)同化和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)用化。所以，智能精確制導(dǎo)裝備是實(shí)現(xiàn)武器裝備信息化的關(guān)鍵，也是迅速提升我國武器裝備機(jī)動快速、精確可靠、有效殺傷的關(guān)鍵，如圖3所示。

圖3 自主導(dǎo)航控制示意圖Fig.3 Diagram of autonomous navigation and control

導(dǎo)彈要發(fā)揮威力，一是要速度快射程遠(yuǎn)，二是要?dú)Υ?，三是要協(xié)同命中精度高。要達(dá)到快和遠(yuǎn)，導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)推力就要大，效率就要高，燃料也得多。殺傷威力大，就要多彈藥和大當(dāng)量。而要打得準(zhǔn)，首先，射前高精度快速瞄準(zhǔn)，發(fā)射平臺一旦就位，就要給出發(fā)射點(diǎn)精確地理位置坐標(biāo)和方位基準(zhǔn)，根據(jù)打擊目標(biāo)解算出彈道參數(shù)送入制導(dǎo)計(jì)算機(jī)進(jìn)行慣性基準(zhǔn)對準(zhǔn)發(fā)射；其次，就是慣性制導(dǎo)系統(tǒng)在導(dǎo)彈發(fā)射和飛行（主動段、中段、末段）全過程中進(jìn)行精確的測量控制以及彈藥分導(dǎo)的動基準(zhǔn)對準(zhǔn)轉(zhuǎn)換傳遞對準(zhǔn)。由此可見，命中精度最終取決于慣性（或慣性基復(fù)合制導(dǎo)）制導(dǎo)系統(tǒng)的精確制導(dǎo)。

目前，陀螺儀能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈外輸入航向基準(zhǔn)瞄準(zhǔn)，但瞄準(zhǔn)專用車輛和設(shè)備，則受環(huán)境因素制約較大，不適于快速機(jī)動。因此，導(dǎo)彈機(jī)動快速自對準(zhǔn)技術(shù)成為精確打擊關(guān)鍵技術(shù)之一。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）的完全自主性、高隱蔽性、強(qiáng)抗干擾性和信息連續(xù)性特點(diǎn)決定了其在精確打擊中的地位，尤其是捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（SINS）具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、可維護(hù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使其能有效提高導(dǎo)彈及彈藥分導(dǎo)的自主性和戰(zhàn)術(shù)機(jī)動性，可實(shí)現(xiàn)全方位攻擊多目標(biāo)要求。美軍1984年前使用的全部為平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（PINS），到 1989年 SINS應(yīng)用占 50%，1994年SINS的應(yīng)用更是達(dá)到了90%。因此，以慣性導(dǎo)航為主的組合導(dǎo)航，成為精確打擊的關(guān)鍵技術(shù)之二。慣性系統(tǒng)的精度取決于慣性器件的性能，它集光、機(jī)、電等多學(xué)科高新技術(shù)為一體，屬國防尖端技術(shù)中的關(guān)鍵支撐技術(shù)，受到世界各發(fā)達(dá)國家高度重視，在精確打擊中占有極其重要地位，是精確打擊的關(guān)鍵技術(shù)之三。還有多平臺協(xié)同齊射、環(huán)境因子模型補(bǔ)償和符實(shí)性測試試驗(yàn)軟硬件技術(shù)，皆為精準(zhǔn)打擊的關(guān)鍵要素?？梢?，作為自主導(dǎo)航控制的核心敏感源，慣性技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，以慣性傳感器為主的慣性技術(shù)已成為國防核心高技術(shù)。

3 慣性技術(shù)的發(fā)展趨勢

慣性技術(shù)已歷經(jīng)百余年發(fā)展歷程，在這百年發(fā)展歷程中，以陀螺儀表技術(shù)為標(biāo)志的重大創(chuàng)造性歷史事件，決定著慣性技術(shù)的過去和未來，而慣性技術(shù)的發(fā)展又左右著戰(zhàn)略新常態(tài)的未來。慣性技術(shù)產(chǎn)品包括陀螺儀、加速度計(jì)等慣性儀表及其所構(gòu)成的各類系統(tǒng)，以及相應(yīng)的測試試驗(yàn)、制造技術(shù)，如圖4所示。由于慣性技術(shù)具有自主隱蔽、實(shí)時(shí)連續(xù)、全天候、全時(shí)空、全地域環(huán)境敏感等特點(diǎn)，已成為天基、空基、?；完懟淦餮b備導(dǎo)航定位、制導(dǎo)控制、瞄準(zhǔn)定向及姿態(tài)穩(wěn)定的通用核心裝備，是一個(gè)國家國防實(shí)力的核心標(biāo)志之一，如圖5所示。隨著武器裝備自主長航時(shí)需求的牽引，電子、光學(xué)、新興計(jì)算和軟件技術(shù)的發(fā)展成為現(xiàn)代高新武器裝備、多種國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的精確敏感、輕量自主、智能保持、自動控制、小型低成本的保障?？傮w說來，慣性技術(shù)有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢：

圖4 慣性測試產(chǎn)品及其測試內(nèi)容Fig.4 Inertial products and their test content

圖5 慣性技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域Fig.5 Application of inertial technology

1）新興原子自旋陀螺、核磁共振陀螺、干涉（原理樣機(jī)）陀螺、晶體光學(xué)陀螺和高端慣性傳感技術(shù)已見高精度應(yīng)用端倪。此外，由于MEMS技術(shù)是原子慣性系統(tǒng)及其有效應(yīng)用（高精度、高動態(tài)有機(jī)融合）的基礎(chǔ)支撐技術(shù)，且一代技術(shù)一代市場，因此不可輕視。如美國Micro-PNT項(xiàng)目研發(fā)的新型微型核磁共振陀螺儀，如圖6所示。

2）新興光學(xué)慣性傳感技術(shù)以其成本壽命、精度可靠性優(yōu)勢已具備取代傳統(tǒng)機(jī)械慣性陀螺傳感技術(shù)傾向，采用三軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制可有效減小常值誤差，提高光學(xué)捷聯(lián)慣性系統(tǒng)應(yīng)用精度。但高精度機(jī)械（三浮陀螺、靜電超導(dǎo)陀螺）慣性儀表依然在戰(zhàn)略和特種需求目標(biāo)任務(wù)中獨(dú)樹一幟，不能偏廢，依然需要從高精度長期穩(wěn)定基礎(chǔ)微觀量化深入綜合挖潛。采用三軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制和電鎖緊，實(shí)現(xiàn)不同任務(wù)剖面平臺捷聯(lián)混合導(dǎo)航制導(dǎo)以提高應(yīng)用性能。也有人提出應(yīng)用數(shù)字調(diào)制代替物理調(diào)制，在提高捷聯(lián)組合精度的同時(shí)縮小體積、簡化結(jié)構(gòu)、提高應(yīng)用的可靠性。

圖6 Micro-PNT項(xiàng)目研發(fā)的新型微型核磁共振陀螺儀Fig.6 A new type of micro-nuclear magnetic resonance gyroscope by Micro-PNT project

3）MEMS固體振動陀螺挑戰(zhàn)高精度極限和高端應(yīng)用，成為未來高端MEMS慣性傳感器發(fā)展趨勢。多源復(fù)合、多元陣列式慣性微系統(tǒng)對實(shí)現(xiàn)不依賴GPS的自主導(dǎo)航、降低成本、提高精度更勝一籌，也將解決戰(zhàn)術(shù)制導(dǎo) “動態(tài)、過載、精度、成本、國產(chǎn)化”5要素，大大推動戰(zhàn)術(shù)武器制導(dǎo)智能化的進(jìn)程。但是，純慣導(dǎo)性能和精度的提高依然是慣性技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的首要任務(wù)。而以慣性陀螺為基礎(chǔ)的多傳感器（天文、衛(wèi)星、磁、無線電等）組合、多信息模塊深度冗余融合，以及低成本中低精度多陀螺陣列組合應(yīng)用，是低成本提高導(dǎo)航控制精度和適應(yīng)多目標(biāo)任務(wù)應(yīng)用的不二選擇，也是未來多途徑實(shí)現(xiàn)不依賴GPS自主導(dǎo)航的重要舉措。

4）新功能材料的產(chǎn)生、新興精密超精密制造的發(fā)展、人機(jī)智能微應(yīng)力的集成以及微觀量化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，推動了高精度高可靠長壽命、快速反應(yīng)、小型輕質(zhì)低成本、大動態(tài)抗高過載、適應(yīng)多元復(fù)雜苛刻環(huán)境的慣性傳感器不斷進(jìn)步發(fā)展，從而滿足智慧導(dǎo)航控制的需求。其中，精密超精密工匠制造依然是慣性技術(shù)提高之本。鈹及新興復(fù)合輕質(zhì)材料（石墨烯復(fù)合）的應(yīng)用、微觀量化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范則是慣性技術(shù)產(chǎn)品制造的方向性基礎(chǔ)和核心，微觀量化標(biāo)準(zhǔn)如圖7所示。

圖7 微觀量化標(biāo)準(zhǔn)Fig.7 Micro-quantitative standard

5）動態(tài)、過載、電磁、溫度等極端條件和多要素復(fù)合模擬仿真、綜合激勵測試試驗(yàn)，交付評估，是科學(xué)揭示慣性傳感器物理結(jié)構(gòu)體真實(shí)性能、特點(diǎn)和實(shí)用性能行為，揭示結(jié)構(gòu)體工程應(yīng)用適應(yīng)性能指標(biāo)、發(fā)現(xiàn)完善提升結(jié)構(gòu)體固有不足的有效途徑。高容量并行激勵測試技術(shù)提升了慣性技術(shù)的在線測量和智能化產(chǎn)能。復(fù)合場效應(yīng)和極端條件（強(qiáng)磁、強(qiáng)電、強(qiáng)過載、強(qiáng)輻照）試驗(yàn)研究和考核，在適應(yīng)未來慣性技術(shù)產(chǎn)品對抗環(huán)境需求方面尤顯不足，不能適應(yīng)慣性技術(shù)應(yīng)用需求。加強(qiáng)試驗(yàn)理論、機(jī)理、方法、設(shè)備技術(shù)研究已成制約慣性技術(shù)發(fā)展的瓶頸和亟待解決的問題。

6）新興計(jì)算/算法及其軟件技術(shù)、大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用已成為促進(jìn)慣性傳感技術(shù)產(chǎn)品全壽命周期測試試驗(yàn)、儲存應(yīng)用、報(bào)廢回收，數(shù)據(jù)集成應(yīng)用、預(yù)警判督與健康管理、協(xié)同融合、改進(jìn)設(shè)計(jì)、變革思維的關(guān)鍵顛覆性技術(shù)。如在美國國防部試驗(yàn)資源管理中心（TRMC）的推動下，通過大數(shù)據(jù)分析軟硬件支撐聯(lián)合攻擊機(jī)作戰(zhàn)試驗(yàn)，識別大量有效信息，節(jié)約開支100萬美元。

7）除傳統(tǒng)天文、衛(wèi)星、無線電、里程計(jì)、地磁、高度表等輔助導(dǎo)航外，充分耦合系統(tǒng)周圍蜂窩網(wǎng)、無線電、Wi-Fi和衛(wèi)星等多種機(jī)會信號（SoO），將提取的信號作為慣導(dǎo)信號進(jìn)行輔助。在展開環(huán)境機(jī)會信號理論分析研究的基礎(chǔ)上，形成提取相關(guān)授時(shí)和定位信息應(yīng)用專用軟件定義無線電臺和實(shí)用導(dǎo)航算法，形成有效的魯棒遠(yuǎn)距離參考信號，提升導(dǎo)航定位的自主性和長期穩(wěn)定可靠性，加大慣性系統(tǒng)的算法研究，尤其是動態(tài)誤差的識別及實(shí)時(shí)補(bǔ)償，積極拓展慣性系統(tǒng)自主智能和協(xié)同執(zhí)行功能。

4 對我國慣性技術(shù)發(fā)展的思考

60多年來，我國慣性技術(shù)從無到有，從弱到強(qiáng)，從落后到先進(jìn)，經(jīng)歷了創(chuàng)業(yè)、發(fā)展、創(chuàng)新3個(gè)階段，已具備研制生產(chǎn)高、中、低精度不同慣性儀表及系統(tǒng)的能力和條件。陀螺從氣浮、撓性、液浮、靜壓液浮、三浮、靜電到激光、光纖、微機(jī)電到原子陀螺。慣性系統(tǒng)從平臺式到捷聯(lián)式，從單一自主慣性系統(tǒng)到慣性/多信息融合導(dǎo)航系統(tǒng)，性能越來越好，體積越來越小，應(yīng)用范圍越來越廣，基本滿足了我國的導(dǎo)彈、衛(wèi)星、飛船、飛機(jī)、艦艇、陸用車輛等對慣性儀表與系統(tǒng)的需求。但目前的發(fā)展與以信息化為主體的21世紀(jì)迅猛發(fā)展的高科技進(jìn)步不相適應(yīng)，與國際發(fā)達(dá)國家以及國防裝備需求還有差距。因此，必須面對現(xiàn)實(shí)、總結(jié)展望，抓住機(jī)遇，快速推動我國慣性技術(shù)的發(fā)展。

慣性技術(shù)產(chǎn)品作為敏感源，在其全壽命周期產(chǎn)業(yè)鏈中，采購營銷交易準(zhǔn)入、研究設(shè)計(jì)試驗(yàn)生產(chǎn)、智能檢測監(jiān)督、集成組合應(yīng)用、維修維護(hù)年檢、儲存包裝運(yùn)輸、安全服務(wù)回收、數(shù)據(jù)采集評估的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋了慣性技術(shù)產(chǎn)品在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)量需求。其中，宏觀物象微觀量化歸咎、通用尺度的精密超精密極致量化判督、四維空間真值方位量化找準(zhǔn)傳遞、多物理場微應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)的量化探究、微小角速率和微重力的靈敏量化感知、高動態(tài)大過載復(fù)雜環(huán)境下的微觀量化傳輸、新概念新原理技術(shù)的量化分離識別、特種專用功能結(jié)構(gòu)材料的量化核驗(yàn)成為慣性技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈中的8項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，支撐慣性技術(shù)的科學(xué)研究，推動慣性技術(shù)的工程應(yīng)用。攻克解決這8項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的量化參數(shù)確定，就會使慣性技術(shù)產(chǎn)生新的革命性進(jìn)步，掌握8項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)量化參數(shù)的測量試驗(yàn)，就掌握了本領(lǐng)域檢定、校準(zhǔn)、檢測的符實(shí)技術(shù)。因此，重視專業(yè)基礎(chǔ)研究要 “細(xì)”（微觀參數(shù)量化、關(guān)系映射因子、定量表征）、重視學(xué)科引領(lǐng)人才培養(yǎng)要 “嚴(yán)”（學(xué)科帶頭人、專業(yè)帶頭人、工匠帶頭人、籌劃帶頭人）、重視慣性應(yīng)用技術(shù)拓展要 “慎”（智能、協(xié)同、兼容、替代）、重視測試試驗(yàn)技術(shù)研究要 “實(shí)”（理論、機(jī)理、方法、設(shè)備）、重視新興計(jì)算技術(shù)研究要 “深”（計(jì)算、軟件、大數(shù)據(jù)應(yīng)用）。軍民融合和信息計(jì)算科學(xué)的信息網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)使慣性技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，成為最具綜合性、交叉性的現(xiàn)代化工程技術(shù)學(xué)科之一。在改革進(jìn)取推進(jìn)大國強(qiáng)國夢復(fù)興的今天，還要把握好需求牽引技術(shù)推動、尖端對標(biāo)借力提升、形象合一、多學(xué)科融合、軟件計(jì)算數(shù)據(jù)應(yīng)用、得舍衡誼顛覆創(chuàng)新的同時(shí)，重視機(jī)制體制政策策略的適應(yīng)性改革應(yīng)用。

5 結(jié)論

在未來戰(zhàn)略新常態(tài)的需求牽引和新興高科技迅猛發(fā)展的推動下，慣性傳感技術(shù)正在孕育新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。戰(zhàn)略高精度慣性技術(shù)產(chǎn)品涉及當(dāng)今最基礎(chǔ)和最前沿的多學(xué)科領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，發(fā)揮著日益重要的源頭支撐作用。而提高慣性技術(shù)的研發(fā)水平，切實(shí)加快慣性敏感器的研發(fā)，進(jìn)而發(fā)展自主導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)，就是 “知周而智實(shí)現(xiàn)金戈鐵馬智慧裝備，智致而圓鑄就虎踞龍盤數(shù)字國防”“建設(shè)同我國國際地位相稱、同國家安全和發(fā)展利益相適應(yīng)的鞏固國防和強(qiáng)大軍隊(duì)”，加快由國防大國向國防強(qiáng)國邁進(jìn)，適應(yīng)國際不測和未來戰(zhàn)爭新模式的科學(xué)應(yīng)對步伐。

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Future Trends in Autonomous Navigation，Control and Inertial Technology

XUE Lian-li1，WANG Chang-hong2，YANG Meng-xing3，YANG Gong-liu4，CHEN Xiao-zhen5
（1.Beijing HIWING Scientific and Technology Information Institute，Beijing 100074；2.Harbin Institute of Technology，Harbin 150001；3.The 16thInstitute，China Aerospace Science and Technology Corporation，Xi'an 710100；4.Beihang University，Beijing 100191； 5.Beijing Institute of Aerospace Control Devices，Beijing 100039）

This essay focus expounded on the demands for autonomous navigation and control of weapons and equipments in future strategic new normal，since synergy，systematization and integration are demands of informatization in the future war，cross-domain，high-speed and multi-purpose are demands of multi-dimensional in the future war，autonomy，platform and miniaturization are demands of intelligent.Then a brief introduction of the concept of autonomous navigation and control is given.The importance of inertial technology to autonomous navigation is elaborated from the aspect of precision strike，puts forward that inertial technology is the core of autonomous navigation and control.Finally，the trends of inertial technology are analyzed and summarized from the aspects of inertial sensor，inertial sensing technology，inertial test，new function material，emerging algorithm and software technology.Some suggestions are put forward for the development of inertial technology in China.

space exploration； space defense； missile armament； intellisense； autonomous control； inertial technology

U666.11

A

1674-5558（2017）07-01455

10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.015

2017-08-08

薛連莉，女，碩士，航空宇航科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，助理工程師，研究方向?yàn)閷?dǎo)航、制導(dǎo)與控制。