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衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)可以引導精確制導 準確擊中數(shù)千公里外的目標。不過，隨著電子對抗技術(shù)的發(fā)展，蒙上衛(wèi)星定位系統(tǒng)的“雙眼”已并非難事，各軍事強國不得不尋求更可靠的定位技術(shù)，其中基于慣性測量元件和專用計算芯片的“捷聯(lián)慣導系統(tǒng)”具有隱蔽性好、抗干擾能力強、能全天候工作等諸多優(yōu)點，或?qū)⒊蔀榻议_戰(zhàn)場迷霧的“破局者”。

早在衛(wèi)星定位系統(tǒng)問世之前，人們就曾利用慣性測量元件獲得物體的運動姿態(tài)和速度變化等信息，有了這些信息再結(jié)合物體的初始位置，就能計算出物體的實時位置，這就是大名鼎鼎的“慣性導航系統(tǒng)”。慣性導航最大的優(yōu)勢就在于它不依賴任何聲、光、磁、電等外部信息，工作完全不受自然界和人為干擾。

可惜的是，早期的慣性導航系統(tǒng)需要安裝在機械式精密穩(wěn)定平臺上。這種“平臺式”慣導系統(tǒng)存在體積大、精度低、可靠性差、維護費用高、誤差累積等諸多缺點，大大限制了其在殘酷戰(zhàn)場環(huán)境下的應用。

上世紀70年代，隨著光學陀螺、微波諧振加速度計等一大批在原理、材料和結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)“顛覆性”改變的新型慣性敏感器件問世，利用計算機的實時解算和控制功能代替機電系統(tǒng)也成為可能，不再需要機械穩(wěn)定平臺的“捷聯(lián)慣導系統(tǒng)”應運而生。

捷聯(lián)慣導系統(tǒng)主要由三個陀螺儀、三個加速度計和計算機系統(tǒng)組成。與“平臺式”慣導系統(tǒng)相比，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，輸出信息直接輸送到導航計算機中進行實時解算，能精確提供載體的姿態(tài)、速度和經(jīng)緯度等參數(shù)信息，具有靈敏度高、可靠性高、啟動時間短、結(jié)構(gòu)簡單零部件少、體積小造價低等諸多優(yōu)勢。

進入20世紀80年代，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)，在波音、空客系列民用飛機上以激光陀螺為代表的捷聯(lián)慣導系統(tǒng)也為長途飛行提供了穩(wěn)定可靠的空中“燈塔”。

近年來，隨著微機電技術(shù)的進一步升級，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)正朝著高精度、高可靠性、低成本、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(shù)辦公室開始基于MEMS的新一代慣性測量單元研究，主要通過加速度和角速度測量為飛行控制系統(tǒng)提供更為精確的數(shù)據(jù)信息。此外，美國目前還在開展多項導航技術(shù)研究計劃，目的就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原子陀螺儀、加速計和原子鐘就能獲得定位授時導航服務。

捷聯(lián)慣導技術(shù)的優(yōu)點很多，但并不意味著捷聯(lián)慣導系統(tǒng)就無懈可擊。慣性測量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缺點，這對于既需要長時間飛行又需要高精度定位需求的作戰(zhàn)裝備而言，是無法忽視的致命缺點。因此，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。

上世紀80年代，美國就開始了衛(wèi)星導航與捷聯(lián)慣導組合系統(tǒng)的研究，并在民用領域取得較好成果。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，美軍使用的“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，在戰(zhàn)場上表現(xiàn)出色，顯示出“強強聯(lián)合”的優(yōu)勢。

標簽： 慣性導航系統(tǒng)