慣性導航系統是一種不依賴任何外部資訊、也不向外輻射能量的自主式導航系統， 它主要利用慣性敏感元件、基準方向和最初的位置資訊， 自主推算物體的各類導航資訊。 近年來， 由於搭上了鐳射陀螺等戰略前沿技術的“順風車”， 慣性導航正迎來自身跨越式發展的“第二春”。 今日出版的《解放軍報》詳細介紹了基於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——捷聯慣導系統。
慣性導航：遨遊空天的“指路明燈”
■謝 琦 張乃千
侯繼超 製圖
當你在戰場上嫺熟地打開衛星定位終端， 試圖尋找基點座標時， 卻無奈地發現此時的衛星導航已被“致盲”。 這並不奇怪， 因為在未來戰爭中， 衛星導航系統是對手首先要摧毀的戰略目標之一。
慣性導航系統是一種不依賴任何外部資訊、也不向外輻射能量的自主式導航系統， 它主要利用慣性敏感元件、基準方向和最初的位置資訊，
導航系統助你看透戰爭迷霧
“如何看透山那邊的迷霧”， 這是拿破崙在滑鐵盧從心底發出的悲歎。 幾百年滄桑巨變， 現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爭的諸多迷霧之中。 慣性導航系統就是看透戰爭迷霧的重要手段之一。
目前， 慣性導航系統可分為平臺慣導和捷聯慣導兩大類。 在捷聯慣導大行其道之前，
在現代社會， 人們使用導航的目的是為了得到物體的即時方位、姿態和速度資訊。 捷聯慣導系統直接將慣性敏感元件安裝在待測物體上，
在捷聯慣導系統誕生之初， 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。 在服務艙發生爆炸時， 該系統成功引導飛船重返地球軌道， 此事件成為捷聯慣導系統發展中的里程碑。 如今， 捷聯慣導系統已經廣泛運用於航太、航空、航海等軍事領域。 隨著技術發展的成熟和相關成本的降低， 許多國家已經將其應用領域擴大到交通運輸、海洋開發、大地測量與勘探、機器人控制等諸多行業。
新型導航實現“千里點穴”
捷聯慣導系統是在平臺式慣導系統之上發展而來的一種無框架系統， 主要由陀螺儀、加速度計和電腦系統組成。 相比平臺式慣導系統， 捷聯慣導系統不再需要龐大的機電平臺， 只要一枚小小的晶片就足以“掌控”一切姿態資料， 是各類飛行器遨遊空天的“指路明燈”。 當然，也正因為捷聯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，捷聯慣導系統已經在美國獲取技術專利，並在隨後的“阿波羅登月計畫”中大放異彩。到上世紀70年代，隨著鐳射陀螺等一大批新型技術設備的問世，捷聯慣導系統得到快速發展。20世紀80年代以來，太空梭、太空船、衛星以及各類導彈、戰機和作戰艦艇都開始升級捷聯慣導系統，目前美國的軍用慣導系統捷聯模式占比已接近90%。
近年來，隨著微機電技術的進一步升級，捷聯慣導系統正朝著高精度、小型化和數位化方向發展。2016年3月，美國國防部高級研究計畫局微系統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畫，目的是讓軍事設施和作戰人員擺脫對衛星導航系統的依賴，利用集成在微型晶片上的陀螺儀、加速度計和原子鐘就能獲得定位授時導航。
未來，隨著航空航太技術、新型慣導器件以及微型電腦技術的不斷發展和突破，捷聯慣導系統的結構更為簡單，可靠性和精度將會更高。依靠捷聯慣導系統實現“千里點穴”已不再是癡人說夢。
強強聯合確保一擊制勝
隨著各類武器系統逐漸向自主、長航時方向邁進，慣性導航技術的重要性愈加凸顯，不依賴衛星導航系統的自主導航技術、核磁共振陀螺儀、量子導航技術、脈衝星導航技術等陸續成為軍事技術的前沿陣地。目前，中程空對空導彈、中遠端地空導彈和各類型反艦導彈都相繼採用捷聯慣導制導模式，並取得重要進展。
然而，這並不意味著捷聯慣導系統就無懈可擊。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，這對於既要長時間飛行又要高精度定位的作戰裝備而言，是致命的缺點。因此，現有的導彈、飛機等武器平臺多採用指令、衛星導航等組合方式對慣導系統進行定時修正，美國的“戰斧”式巡航導彈就採用了衛星導航+慣性導航+地形匹配的“三保險”模式，顯示出“強強聯合”的優勢所在。
目前，捷聯慣導與衛星導航搭配的組合導航模式成為研究的熱點之一。美國國防部在其公佈的“空/海聯合直接攻擊武器”計畫中明確提出了通過給非制導炸彈加裝導航元件，使其成為一種全天候精確進攻武器的技術思路。2015年12月，美國海軍在更換大部分作戰和支援艦船慣性導航系統合同中，進一步增強了其與衛星導航系統的融合程度。美國國防部高級研究計畫局啟動的“自我調整導航系統”計畫，通過靈活組合現有的感測器和測量裝置，實現高精度、高可靠性和低成本的組合導航平臺，部署週期也大大縮短。
未來，以捷聯慣導系統為主、其他導航系統為輔的新型組合導航系統，可彌補單一導航系統在高精度軍事行動中的先天不足，將為確保未來作戰一擊制勝，提供具有良好動態性能和抗干擾能力的高精度導航。
當然，也正因為捷聯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，捷聯慣導系統已經在美國獲取技術專利，並在隨後的“阿波羅登月計畫”中大放異彩。到上世紀70年代，隨著鐳射陀螺等一大批新型技術設備的問世，捷聯慣導系統得到快速發展。20世紀80年代以來，太空梭、太空船、衛星以及各類導彈、戰機和作戰艦艇都開始升級捷聯慣導系統，目前美國的軍用慣導系統捷聯模式占比已接近90%。
近年來，隨著微機電技術的進一步升級，捷聯慣導系統正朝著高精度、小型化和數位化方向發展。2016年3月，美國國防部高級研究計畫局微系統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畫，目的是讓軍事設施和作戰人員擺脫對衛星導航系統的依賴，利用集成在微型晶片上的陀螺儀、加速度計和原子鐘就能獲得定位授時導航。
未來，隨著航空航太技術、新型慣導器件以及微型電腦技術的不斷發展和突破，捷聯慣導系統的結構更為簡單，可靠性和精度將會更高。依靠捷聯慣導系統實現“千里點穴”已不再是癡人說夢。
強強聯合確保一擊制勝
隨著各類武器系統逐漸向自主、長航時方向邁進，慣性導航技術的重要性愈加凸顯，不依賴衛星導航系統的自主導航技術、核磁共振陀螺儀、量子導航技術、脈衝星導航技術等陸續成為軍事技術的前沿陣地。目前，中程空對空導彈、中遠端地空導彈和各類型反艦導彈都相繼採用捷聯慣導制導模式，並取得重要進展。
然而，這並不意味著捷聯慣導系統就無懈可擊。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，這對於既要長時間飛行又要高精度定位的作戰裝備而言，是致命的缺點。因此，現有的導彈、飛機等武器平臺多採用指令、衛星導航等組合方式對慣導系統進行定時修正，美國的“戰斧”式巡航導彈就採用了衛星導航+慣性導航+地形匹配的“三保險”模式，顯示出“強強聯合”的優勢所在。
目前，捷聯慣導與衛星導航搭配的組合導航模式成為研究的熱點之一。美國國防部在其公佈的“空/海聯合直接攻擊武器”計畫中明確提出了通過給非制導炸彈加裝導航元件，使其成為一種全天候精確進攻武器的技術思路。2015年12月，美國海軍在更換大部分作戰和支援艦船慣性導航系統合同中，進一步增強了其與衛星導航系統的融合程度。美國國防部高級研究計畫局啟動的“自我調整導航系統”計畫，通過靈活組合現有的感測器和測量裝置，實現高精度、高可靠性和低成本的組合導航平臺，部署週期也大大縮短。
未來，以捷聯慣導系統為主、其他導航系統為輔的新型組合導航系統，可彌補單一導航系統在高精度軍事行動中的先天不足，將為確保未來作戰一擊制勝，提供具有良好動態性能和抗干擾能力的高精度導航。