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當你在戰(zhàn)場上嫻熟地打開衛(wèi)星定位終端，試圖尋找基點坐標時，卻無奈地發(fā)現(xiàn)此時的衛(wèi)星導航已被“致盲”。這并不奇怪，因為在未來戰(zhàn)爭中，衛(wèi)星導航系統(tǒng)是對手首先要摧毀的戰(zhàn)略目標之一。

慣性導航系統(tǒng)是一種不依賴任何外部信息、也不向外輻射能量的自主式導航系統(tǒng)，它主要利用慣性敏感元件、基準方向和最初的位置信息，自主推算物體的各類導航信息。近年來，由于搭上了激光陀螺等戰(zhàn)略前沿技術的“順風車”，慣性導航正迎來自身跨越式發(fā)展的“第二春”。其中，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)是基于慣性測量元件和導航計算機構成的多功能自主式導航系統(tǒng)，具有隱蔽性好、抗干擾能力強等優(yōu)點。

導航系統(tǒng)助你看透戰(zhàn)爭迷霧 

幾百年滄桑巨變，現(xiàn)代軍事手段雖然能輕易看透山那邊的風景，卻依舊被困在未來戰(zhàn)爭的諸多迷霧之中。慣性導航系統(tǒng)就是看透戰(zhàn)爭迷霧的重要手段之一。

目前，慣性導航系統(tǒng)可分為平臺慣導和捷聯(lián)慣導兩大類。在捷聯(lián)慣導大行其道之前，平臺慣導是最早得到應用的導航界“老前輩”，主要將陀螺儀和加速度計安裝在穩(wěn)定的平臺上，以平臺坐標系為基準，“把脈”物體的運動參數(shù)。美中不足的是，平臺式慣導系統(tǒng)多采用機械式穩(wěn)定平臺，不僅體型碩大、可靠性差，而且維護保養(yǎng)費用昂貴，這大大限制了其在殘酷戰(zhàn)場環(huán)境下的生存空間。美國麻省理工學院于1953年投入使用的平臺式慣導系統(tǒng)重量接近1噸，且精度系統(tǒng)不高。上個世紀70年代美國空軍在洲際導彈上安裝的高級慣性基準平臺，系統(tǒng)精度雖有所提高，但“肥胖病”依舊沒有得到有效控制。

在現(xiàn)代社會，人們使用導航的目的是為了得到物體的實時方位、姿態(tài)和速度信息。捷聯(lián)慣導系統(tǒng)直接將慣性敏感元件安裝在待測物體上，具有體積小巧、穩(wěn)定性高等優(yōu)勢，可把信息直接輸送到導航計算機中進行實時姿態(tài)解算，精確提供載體的姿態(tài)、速度和經(jīng)緯度等參數(shù)信息。

在捷聯(lián)慣導系統(tǒng)誕生之初，人們就迫不及待地將其作為“阿波羅-13號”登月飛船的應急備份裝置。在服務艙發(fā)生爆炸時，該系統(tǒng)成功引導飛船重返地球軌道，此事件成為捷聯(lián)慣導系統(tǒng)發(fā)展中的里程碑。如今，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)已經(jīng)廣泛運用于航天、航空、航海等軍事領域。隨著技術發(fā)展的成熟和相關成本的降低，許多國家已經(jīng)將其應用領域擴大到交通運輸、海洋開發(fā)、大地測量與勘探、機器人控制等諸多行業(yè)。

新型導航實現(xiàn)“千里點穴”

捷聯(lián)慣導系統(tǒng)是在平臺式慣導系統(tǒng)之上發(fā)展而來的一種無框架系統(tǒng)，主要由陀螺儀、加速度計和計算機系統(tǒng)組成。相比平臺式慣導系統(tǒng)，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)不再需要龐大的機電平臺，只要一枚小小的芯片就足以“掌控”一切姿態(tài)數(shù)據(jù)，是各類飛行器遨游空天的“指路明燈”。當然，也正因為捷聯(lián)慣導在軍事上有如此重要的地位，才受到世界軍事強國的普遍重視。

早在上世紀50年代，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)已經(jīng)在美國獲取技術 ，并在隨后的“阿波羅登月計劃”中大放異彩。到上世紀70年代，隨著激光陀螺等一大批新型技術設備的問世，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)得到快速發(fā)展。20世紀80年代以來，航天飛機、宇宙飛船、衛(wèi)星以及各類導彈、戰(zhàn)機和作戰(zhàn)艦艇都開始升級捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，目前美國的軍用慣導系統(tǒng)捷聯(lián)模式占比已接近90%。

近年來，隨著微機電技術的進一步升級，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)正朝著高精度、小型化和數(shù)字化方向發(fā)展。2016年3月，美國 部高級研究計劃局微系統(tǒng)技術辦公室開始新一代慣性測量單元研究。此外，美國還在開展多項導航技術研究計劃，目的是讓軍事設施和作戰(zhàn)人員擺脫對衛(wèi)星導航系統(tǒng)的依賴，利用集成在微型芯片上的陀螺儀、加速度計和原子鐘就能獲得定位授時導航。

未來，隨著航空航天技術、新型慣導器件以及微型計算機技術的不斷發(fā)展和突破，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的結構更為簡單，可靠性和精度將會更高。依靠捷聯(lián)慣導系統(tǒng)實現(xiàn)“千里點穴”已不再是癡人說夢。

強強聯(lián)合確保一擊制勝

隨著各類 系統(tǒng)逐漸向自主、長航時方向邁進，慣性導航技術的重要性愈加凸顯，不依賴衛(wèi)星導航系統(tǒng)的自主導航技術、核磁共振陀螺儀、量子導航技術、脈沖星導航技術等陸續(xù)成為軍事技術的前沿陣地。目前，中程空空導彈、中遠程地空導彈和各類型反艦導彈都相繼采用捷聯(lián)慣導制導模式，并取得重要進展。

然而，這并不意味著捷聯(lián)慣導系統(tǒng)就無懈可擊。慣性元件固有的漂移率會造成導航誤差，且誤差存在隨時間積累而逐漸增大的趨勢，這對于既要長時間飛行又要高精度定位的作戰(zhàn)裝備而言，是致命的缺點。因此，現(xiàn)有的導彈、飛機等 平臺多采用指令、衛(wèi)星導航等組合方式對慣導系統(tǒng)進行定時修正，美國的“戰(zhàn)斧”式巡航導彈就采用了衛(wèi)星導航+慣性導航+地形匹配的“三保險”模式，顯示出“強強聯(lián)合”的優(yōu)勢所在。

目前，捷聯(lián)慣導與衛(wèi)星導航搭配的組合導航模式成為研究的熱點之一。美國 部在其公布的“空/海聯(lián)合直接攻擊 ”計劃中明確提出了通過給非制導炸彈加裝導航組件，使其成為一種全天候精確進攻 的技術思路。2015年12月，美國海軍在更換大部分作戰(zhàn)和支援艦船慣性導航系統(tǒng)合同中，進一步增強了其與衛(wèi)星導航系統(tǒng)的融合程度。美國 部高級研究計劃局啟動的“自適應導航系統(tǒng)”計劃，通過靈活組合現(xiàn)有的傳感器和測量裝置，實現(xiàn)高精度、高可靠性和低成本的組合導航平臺，部署周期也大大縮短。

未來，以捷聯(lián)慣導系統(tǒng)為主、其他導航系統(tǒng)為輔的新型組合導航系統(tǒng)，可彌補單一導航系統(tǒng)在高精度軍事行動中的先天不足，將為確保未來作戰(zhàn)一擊制勝，提供具有良好動態(tài)性能和抗干擾能力的高精度導航。

標簽： 慣性導航