近日，中国远洋运输（集团）总公司的多用途散货船“永盛”号历时55天、航行近2万海里，成功往返北极航道，到达天津港。中船航海科技有限责任公司与中远（北京）海上设备有限公司合作研发的基于极区导航技术的组合光纤罗经，伴随“永盛”号圆满完成了北极航线航行。该设备运行稳定，在“永盛”号的北极导航方面发挥了重要作用。
作为我国船舶通信导航领域重要的科研生产基地之一，中船航海近年来在研制光纤惯导系统的同时，也开展了光纤陀螺的研发工作。通过加大科研投入力度、在内部组建专业研发团队、在外部与相关院校和企业进行战略合作等方式，目前该公司在光纤陀螺研发领域实现了较好的开局。
高端导航市场暗流涌动
从某种角度来说，成全人类向更广阔空间探索的，是不断发展的导航技术。最初人类用天体作为参照物来确定方向，之后发现了磁场，便有了指南针。如今，惯性导航技术更新换代的步伐不断加快，在船用领域，传统的机械陀螺开始被光学陀螺替代。
光纤陀螺凭借近几年蓬勃发展的势头，被业内视为朝阳产业。美国Draper实验室预测，到2020年，光纤陀螺将全面替代现有其他类型陀螺产品，在专业导航领域占据主导地位。美国ElectroniCast咨询公司预测，2015年，全球光纤陀螺市场的规模将达到40亿美元。
我国对光纤陀螺的研发起步较晚，尤其在高精度光纤陀螺技术方面，与国外相比存在较大差距。但是，经过近些年的追赶，目前国内已出现了多个光纤陀螺研发主体，中船航海就是其中的一个。在11月3日举行的第十七届中国国际工业博览会上，中船航海公司新研发的光纤罗经吸引了众多眼球。
据了解，惯性导航的优势在于不需要任何外来信息，也不对外辐射任何信息，就能够全天候、实时、连续、自主和隐蔽地进行三维定位及定向。
惯导系统由两个核心测量元件构成——输出载体相对惯性空间比力的加速度计和输出载体相对惯性空间的绝对角速度的陀螺。“可以说，陀螺是惯导系统中的‘心脏’，直接决定惯导系统的成本。”中船航海惯性导航室副主任刘俊成说。
自上世纪四五十年代以液浮和气浮陀螺为代表的机械陀螺问世开始，传统的机械式惯导设备及系统成为船用导航市场的主流。然而发展至今，其已经到了一个“天花板”。结构复杂、需要高精度加工、某些运动部件易磨损、寿命短、可靠性差、启动慢而且动态范围窄等缺点使其局限性凸显。为寻找突破口，科技人员将目光投向了以激光陀螺和光纤陀螺为代表的光学陀螺。
光纤陀螺具有精度高、寿命长、功耗低、重量轻、体积小、全固态的特点，技术优势明显。光纤陀螺能够满足长时间航海导航的需求，使用寿命超过20年，单轴陀螺功耗小于5瓦，重量远远小于传统陀螺重量，而且内部无运动部件，抗振性能好。
相较之下，同属光学陀螺范畴的激光陀螺则不占优势，因为激光陀螺的生产工艺复杂，需要几千伏的点火电压，存在“自锁”现象，还需要定期填充腔体惰性气体。
陀螺产品的更新换代，给传统机械式惯导系统研发和生产企业带来了不小的冲击。中船航海副总经理张帜介绍，该公司过去以精密加工机械陀螺见长，但随着市场重心转向光学陀螺，企业原有的精密仪器加工优势难以得到发挥，开始面临巨大的产品转型和生产线调整压力。
技术壁垒促国内加快研发
美国、欧洲从上世纪七八十年代便开始进行光纤陀螺的研发，在高精度光纤陀螺技术方面遥遥领先。霍尼韦尔公司截至上世纪末已生产交付了1万多只用于商业飞行器的战术级开环陀螺；另一光纤陀螺生产巨头——iXBlue公司的光纤陀螺应用范围包括航海、陆地和空间等领域，涵盖了从战术级到战略级的各个精度。
由于国外对高精度光纤陀螺技术和产品实行严格禁运政策，而中国国内应用市场需求量又十分巨大，目前国内多个行业的企业都对光纤陀螺展开了研制。
中船航海已在光纤陀螺的研制方面取得了进展。目前，该公司规划了高、中、低精度档光纤陀螺和光纤惯性产品，已形成高精度光纤陀螺工程样机，将主要用于光纤惯导和光纤罗经。在光纤惯性产品方面，中船航海已形成SAM001型组合光纤罗经，用于高档商船和公务船。
谈及未来发展方向，张帜认为，在技术水平上，我国同国外的主要差距在于高精度光纤陀螺的量产能力，以及更高精度的光纤陀螺的独立设计能力，因此，需要从高精度光纤陀螺仪制造技术和光纤陀螺非线性误差建模、滤波等惯性导航基础理论方面进行深入研究，并注重系列化光纤产品研制，以便尽早打破欧美的技术垄断局面。
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