陀螺仪的发展与展望 被引量：21

1

作者 史文策 许江宁 林恩凡 《导航定位学报》 CSCD 2021年第3期8-12,共5页

陀螺仪技术作为一项关乎社会生活和国防建设的重要技术,是当前智能化、自主化、无人化装备研制过程中面临的重难点问题。回顾概述了陀螺仪的发展历程;针对现阶段陀螺仪的技术发展和应用实际,梳理总结了四种新型陀螺仪的基本工作原理及... 陀螺仪技术作为一项关乎社会生活和国防建设的重要技术,是当前智能化、自主化、无人化装备研制过程中面临的重难点问题。回顾概述了陀螺仪的发展历程;针对现阶段陀螺仪的技术发展和应用实际,梳理总结了四种新型陀螺仪的基本工作原理及相应的国内外研究现状;从精度、精度潜力、稳定时间、体积、成本、抗干扰能力、受关注度、应用领域等多角度,分析对比了不同陀螺仪性能指标,并以此为基础讨论展望了陀螺仪的未来发展趋势。 展开更多

关键词 转子陀螺仪 光学陀螺仪 振动陀螺仪 原子陀螺仪 惯性技术

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新一代惯性导航技术——量子导航 被引量：13

2

作者 邹宏新 《国防科技》 2014年第6期19-24,共6页

针对卫星导航系统所面临的问题,国际上新近提出了基于原子量子效应的高精度惯性导航技术,即量子导航。文章介绍了量子导航的提出和系统构成,对惯性传感单元所包含的原子陀螺仪、原子加速度计和原子钟的国内外研究进展进行了阐述,最后对... 针对卫星导航系统所面临的问题,国际上新近提出了基于原子量子效应的高精度惯性导航技术,即量子导航。文章介绍了量子导航的提出和系统构成,对惯性传感单元所包含的原子陀螺仪、原子加速度计和原子钟的国内外研究进展进行了阐述,最后对这一新型的惯性导航技术进行了总结,并对其发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 量子定位系统 惯性导航 原子陀螺仪 原子钟

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核磁共振陀螺仪研究进展 被引量：6

3

作者 陈颖 刘占超 刘刚 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1017-1023,共7页

核磁共振陀螺仪(NMRG)是基于量子原理的、目前世界上体积最小的导航级陀螺仪,具有加速度不敏感、抗干扰能力强且没有运动部件等优势,有望在与微机电陀螺仪同等体积、成本下达到光学陀螺仪的精度,受到了国内外广泛关注.介绍了核磁共振陀... 核磁共振陀螺仪(NMRG)是基于量子原理的、目前世界上体积最小的导航级陀螺仪,具有加速度不敏感、抗干扰能力强且没有运动部件等优势,有望在与微机电陀螺仪同等体积、成本下达到光学陀螺仪的精度,受到了国内外广泛关注.介绍了核磁共振陀螺仪基于核磁共振技术的基本工作原理,然后回顾了核磁共振陀螺仪自20世纪60年代起的发展历史,重点分析了21世纪以来国内外研究机构在核磁共振陀螺领域取得的重大研究成果,并对国内外核磁共振陀螺仪的最新研究进展进行了跟踪,美国Northrop Grumman公司已经率先研制出了面向军事领域的微小型导航级核磁共振陀螺仪.最后对核磁共振陀螺仪未来发展的方向进行展望,将进一步向高精度、低成本和小体积方向发展,同时分析了核磁共振陀螺可能应用前景,将广泛应用于民用领域以及军用领域. 展开更多

关键词 核磁共振陀螺仪 原子陀螺仪 微陀螺仪 惯性导航 量子原理

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对抛式冷原子陀螺仪中原子运动轨迹的控制 被引量：6

4

作者 熊宗元 姚战伟 +3 位作者 王玲 李润兵 王谨 詹明生 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期224-228,共5页

冷原子具有很小的速度,很窄的速度分布以及良好的相干特性,利用冷原子物质波干涉特性可实现原子干涉仪,具有萨格奈克效应的原子干涉仪即原子陀螺仪,可精密测量转动速率.冷原子轨迹的精确控制对提高冷原子陀螺仪的测量精度有着重要的意义... 冷原子具有很小的速度,很窄的速度分布以及良好的相干特性,利用冷原子物质波干涉特性可实现原子干涉仪,具有萨格奈克效应的原子干涉仪即原子陀螺仪,可精密测量转动速率.冷原子轨迹的精确控制对提高冷原子陀螺仪的测量精度有着重要的意义,文章报道了利用直接数字频率综合器,实现对双向对抛冷原子运动轨迹的精确控制. 展开更多

关键词 冷原子 原子陀螺仪 直接数字频率综合器

原文传递

高精度小型陀螺仪关键器件加工技术研究进展 被引量：3

5

作者 陈明君 王廷章 +3 位作者 刘赫男 吴春亚 程健 苏定宁 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期218-226,共9页

主要介绍超流体陀螺仪、原子陀螺仪和微半球陀螺仪3种陀螺仪关键器件的结构特点、质量技术指标和制备技术要求,阐述高精度微小型陀螺仪核心器件的制备技术研究进展;详细综述普遍采用的MEMS加工技术及微纳加工技术等制造工艺;对比分析各... 主要介绍超流体陀螺仪、原子陀螺仪和微半球陀螺仪3种陀螺仪关键器件的结构特点、质量技术指标和制备技术要求,阐述高精度微小型陀螺仪核心器件的制备技术研究进展;详细综述普遍采用的MEMS加工技术及微纳加工技术等制造工艺;对比分析各关键器件的制备工艺,重点阐述各相关工艺存在的优势和局限性;分析微谐振器各制备工艺中模具加工技术的工艺特点及其对微谐振器制备质量的影响;探讨各关键器件的制备方法研究进展以及存在的问题与挑战,以期为后续微纳制造技术与陀螺仪技术的结合提供参考,并进一步推动相关制备技术的实际工程应用. 展开更多

关键词 超流体陀螺仪 原子陀螺仪 微半球陀螺仪 关键器件 制备工艺

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基于原子体系的量子惯性传感器研究现状

6

作者 邓敏 张燚 +2 位作者 钱天予 罗晖 汪之国 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期14-38,共25页

惯性传感器的性能直接决定了惯性导航系统的精度。基于原子体系的量子惯性传感器有望在更小体积和更低成本下达到传统惯性传感器的性能,且理论上可以获得比现有技术更高的测量灵敏度和长期稳定性。近些年随着量子精密测量领域的快速发展... 惯性传感器的性能直接决定了惯性导航系统的精度。基于原子体系的量子惯性传感器有望在更小体积和更低成本下达到传统惯性传感器的性能,且理论上可以获得比现有技术更高的测量灵敏度和长期稳定性。近些年随着量子精密测量领域的快速发展,量子惯性传感器的实用化和工程化方面研究进展显著,未来通过替代传统加速度计和陀螺仪,有可能形成高度集成、低功耗和低漂移的量子惯性导航系统。文章简要介绍了基于原子体系的量子惯性传感器的基本原理,总结了以原子干涉陀螺仪、原子自旋陀螺仪、原子干涉加速度计、原子干涉重力仪和重力梯度仪为主的量子惯性传感器研究现状,并对有待解决的关键技术问题进行了梳理和分析,可为量子惯性传感器的发展提供参考。 展开更多

关键词 量子惯性导航 原子陀螺仪 原子加速度计 重力场匹配

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新一代惯性测量仪器:拉曼型原子干涉陀螺仪 被引量：3

7

作者 王锴 姚战伟 +3 位作者 鲁思滨 李润兵 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期513-523,共11页

近年来,原子干涉技术的快速发展为转动精密测量及相关应用研究提供了新的途径。原子干涉陀螺仪比传统光学陀螺仪的灵敏度更高,是新一代的惯性测量仪器,具有极大的应用前景.介绍了拉曼型原子干涉陀螺仪的基本原理、主要性能和技术特点,... 近年来,原子干涉技术的快速发展为转动精密测量及相关应用研究提供了新的途径。原子干涉陀螺仪比传统光学陀螺仪的灵敏度更高,是新一代的惯性测量仪器,具有极大的应用前景.介绍了拉曼型原子干涉陀螺仪的基本原理、主要性能和技术特点,给出了在拉曼干涉型冷原子陀螺仪方面的最新研究进展,分析了原子干涉陀螺仪的研究现状和发展前景. 展开更多

关键词 原子光学 原子干涉仪 原子陀螺仪 转动测量灵敏度

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原子陀螺仪用激光稳频技术进展与趋势分析 被引量：4

8

作者 庄铭今 范晓婷 +1 位作者 王天顺 刘院省 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第6期1-6,共6页

半导体激光器作为原子陀螺仪的核心器件,用于原子冷却、原子极化和信号探测等。半导体激光器易受环境温度、振动和磁场等因素干扰而造成激光频率的跳模和漂移,会直接影响原子陀螺仪的性能。结合原子陀螺仪的工作特点,介绍了饱和吸收光... 半导体激光器作为原子陀螺仪的核心器件,用于原子冷却、原子极化和信号探测等。半导体激光器易受环境温度、振动和磁场等因素干扰而造成激光频率的跳模和漂移,会直接影响原子陀螺仪的性能。结合原子陀螺仪的工作特点,介绍了饱和吸收光谱稳频、双色激光稳频和调制转移谱稳频的工作原理、特点和研究进展,并对激光稳频技术发展趋势进行了展望,对研制高性能原子陀螺仪具有重要参考价值。 展开更多

关键词 半导体激光器 原子陀螺仪 激光稳频技术 饱和吸收光谱

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干涉型原子陀螺仪研究进展与应用 被引量：2

9

作者 李俊 雷兴 +2 位作者 李攀 刘元正 韩宗虎 《电讯技术》 北大核心 2012年第7期1216-1221,共6页

介绍了原子干涉仪的基本原理和目前国内外干涉型原子陀螺仪的实现方案以及研究现状,包括三脉冲陀螺仪、四脉冲陀螺仪和原子芯片陀螺仪。基于高精度测量特性,概述了原子陀螺仪在惯性导航、广义相对论检测以及地球物理学中的应用。

关键词 惯性导航 原子干涉仪 原子陀螺仪 原子芯片

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陀螺仪气室中碱金属原子数密度的检测 被引量：2

10

作者 周尹敏 曾乐成 +3 位作者 徐正一 李连花 裘栩炀 徐信业 《导航定位与授时》 2020年第4期145-150,共6页

碱金属原子作为原子陀螺仪原子源的组成部分,其数密度是计算原子陀螺仪工作指标的重要参数。基于碱金属原子对不同激光失谐的吸收程度不同,提出了一种通过拟合碱金属原子吸收光谱得到碱金属原子数密度的测量方案。不同于以往的吸收测量... 碱金属原子作为原子陀螺仪原子源的组成部分,其数密度是计算原子陀螺仪工作指标的重要参数。基于碱金属原子对不同激光失谐的吸收程度不同,提出了一种通过拟合碱金属原子吸收光谱得到碱金属原子数密度的测量方案。不同于以往的吸收测量法,该方案针对实际实验温度和气体压强等条件,对吸收谱拟合式进行了修正,从而提高了测量结果的准确度。测量结果与理论计算结果相吻合,两者偏差仅1.2倍左右,并可进一步应用于校准气室内碱金属蒸气的实际温度值。 展开更多

关键词 原子陀螺仪 碱金属 原子数密度 原子吸收光谱

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计量量子化变革中的量子导航技术 被引量：2

11

作者 叶文 张幻 +1 位作者 蔡晨光 关伟 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第S01期169-174,共6页

在国际单位制(SI)的量子化变革中,建立在实物基准上的传统计量体系被基于恒定自然常数的量子基准所替代,与此同时,以原子陀螺仪为代表的量子导航技术正有力推动计量领域的量子化进程。首先,在分析计量实物定义的不足后,阐述七个基本单... 在国际单位制(SI)的量子化变革中,建立在实物基准上的传统计量体系被基于恒定自然常数的量子基准所替代,与此同时,以原子陀螺仪为代表的量子导航技术正有力推动计量领域的量子化进程。首先,在分析计量实物定义的不足后,阐述七个基本单位的量子化定义并引出各国应对SI量子化影响的布局规划。其次,分析量子化变革对量子计量体系和仪器仪表产业带来的影响,介绍量子测量技术的重点应用领域以及量子测量产业的现状和发展潜力。最后,重点介绍量子计量体系所支撑的量子导航技术和惯性计量器件原子陀螺仪的技术发展现状,并对未来产业布局与发展做出展望。 展开更多

关键词 计量学 量子计量体系 量子导航 国际单位制 原子陀螺仪

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用于SERF陀螺仪的半导体激光器自动稳频技术 被引量：2

12

作者 庄铭今 王天顺 +3 位作者 张文静 黄伟 秦德鑫 刘院省 《导航与控制》 2022年第2期76-82,共7页

半导体激光器自动稳频技术广泛应用于光纤传感、激光雷达和量子精密测量等领域,针对无自旋交换弛豫(Spin Exchange Relaxation Free, SERF)陀螺仪对激光频率长期稳定性的需求,采用了激光饱和吸收稳频技术,并提出了激光频率快速自动回锁... 半导体激光器自动稳频技术广泛应用于光纤传感、激光雷达和量子精密测量等领域,针对无自旋交换弛豫(Spin Exchange Relaxation Free, SERF)陀螺仪对激光频率长期稳定性的需求,采用了激光饱和吸收稳频技术,并提出了激光频率快速自动回锁方法,研制了用于分布式布拉格反射(Distributed Bragg Reflector, DBR)激光器频率稳定控制系统。实验结果表明:激光频率1h的漂移量为308kHz,平均采样时间128s时的Allan方差达到8.133×10^(-11),激光频率失锁后可在0.5s内自动回锁,激光频率能够长期保持锁定状态,为SERF陀螺仪的长期稳定运行奠定了基础。 展开更多

关键词 半导体激光器 原子陀螺仪 饱和吸收稳频 自动稳频

原文传递

用于原子陀螺仪的铷源温控系统设计 被引量：2

13

作者 周嘉鹏 毛海岑 《光学与光电技术》 2018年第2期88-91,共4页

在高精度原子陀螺仪研究中,需要通过加热铷源释放铷原子,而铷原子释放速率和数量稳定性直接影响原子陀螺仪的精度。为了实现铷源的精密温度控制,设计了一种直接利用温控芯片控制和加热铷源的精密温控系统。该系统运用LTC1923驱动外部的... 在高精度原子陀螺仪研究中,需要通过加热铷源释放铷原子,而铷原子释放速率和数量稳定性直接影响原子陀螺仪的精度。为了实现铷源的精密温度控制,设计了一种直接利用温控芯片控制和加热铷源的精密温控系统。该系统运用LTC1923驱动外部的全桥驱动管控制低磁线圈对铷源加热。经实验测定,铷源的温度稳定性能够稳定在±0.3℃以内。该温控精度能够使得腔体中铷原子的数量具有很好的稳定性,为原子陀螺的实现奠定了技术基础。该控制系统具有温控精度高、体积小、操控简单等特点。 展开更多

关键词 原子陀螺仪 铷源 铷原子释放速率 精密温控系统 低磁线圈

原文传递

泵浦光功率对核磁共振陀螺仪零偏的影响分析 被引量：1

14

作者 黄伟 刘院省 +2 位作者 贺宇 王妍 霍丽君 《导航与控制》 2018年第5期33-36,59,共5页

核磁共振陀螺仪中,泵浦光频率和功率参量会对陀螺性能产生重要影响。研究了泵浦光功率对核磁共振陀螺仪零位的影响,阐明了不同谱线加宽条件下泵浦光功率稳定性与核磁共振陀螺仪零偏稳定性的关系。结果表明,泵浦光功率改变0.7‰,陀螺零... 核磁共振陀螺仪中,泵浦光频率和功率参量会对陀螺性能产生重要影响。研究了泵浦光功率对核磁共振陀螺仪零位的影响,阐明了不同谱线加宽条件下泵浦光功率稳定性与核磁共振陀螺仪零偏稳定性的关系。结果表明,泵浦光功率改变0.7‰,陀螺零位变化0.41(°)/s,且缓冲气体压强增大可以减小泵浦光功率对零位的影响。 展开更多

关键词 原子陀螺仪 核磁共振 功率波动 零位偏移 原子核自旋磁矩

原文传递

用原子陀螺仪测量微小转动

15

《激光与光电子学进展》 CSCD 1998年第7期33-34,共2页

关键词 原子陀螺仪 微小转动 测量 原子钟

原文传递

冷原子干涉陀螺仪在惯性导航领域的研究现状及展望 被引量：13

16

作者 邹鹏飞 颜树华 +2 位作者 林存宝 王国超 魏春华 《现代导航》 2013年第4期263-269,共7页

随着激光冷却等原子光学技术的进步,利用冷原子作为波源的冷原子干涉陀螺仪正在快速发展,有望成为惯性导航领域颇具发展潜力的新型陀螺技术。介绍了国内外冷原子干涉陀螺仪的研究现状和原子干涉仪惯性测量的基本原理,并对斯坦福大学、... 随着激光冷却等原子光学技术的进步,利用冷原子作为波源的冷原子干涉陀螺仪正在快速发展,有望成为惯性导航领域颇具发展潜力的新型陀螺技术。介绍了国内外冷原子干涉陀螺仪的研究现状和原子干涉仪惯性测量的基本原理,并对斯坦福大学、巴黎天文台和汉诺威大学的三种不同类型冷原子干涉陀螺仪的性能特点进行了对比分析。针对当前冷原子干涉技术的局限性,展望了未来冷原子干涉陀螺仪在惯性导航领域推广应用的改进方案及发展前景。 展开更多

关键词 原子干涉 冷原子陀螺仪 惯性导航 综述

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新一代惯性导航技术:冷原子陀螺仪 被引量：11

17

作者 李润兵 王谨 詹明生 《全球定位系统》 2010年第4期1-5,共5页

本文介绍了冷原子陀螺仪的实验研究进展,通过直接数字频率综合电路精确控制冷原子的运动轨迹,形成双向对抛的冷原子束,利用拉曼激光脉冲相干操作双向对抛的冷原子,实现了双环路冷原子干涉条纹,该构型将消除拉曼激光相位等不确定因素引... 本文介绍了冷原子陀螺仪的实验研究进展,通过直接数字频率综合电路精确控制冷原子的运动轨迹,形成双向对抛的冷原子束,利用拉曼激光脉冲相干操作双向对抛的冷原子,实现了双环路冷原子干涉条纹,该构型将消除拉曼激光相位等不确定因素引起的共模噪声,同时消除重力加速度等初始相位对绝对转动速率测量的影响,以提高冷原子陀螺仪的灵敏度和测量精度,冷原子陀螺仪将在新一代惯性导航技术中开辟全新的技术途径。 展开更多

关键词 冷原子 原子干涉 冷原子陀螺仪 惯性导航

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冷原子陀螺仪三维磁场系统的容差设计 被引量：5

18

作者 李攀 刘元正 王继良 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期671-676,共6页

磁场系统作为磁光阱的重要组成部分,在高精度冷原子陀螺仪中占有极其重要的地位。随着陀螺体积的不断减小和集成度的不断提高,磁场系统的制造和装调误差对陀螺性能的影响不断增大。这些误差会引起磁场零点漂移和磁场梯度变化,降低捕获... 磁场系统作为磁光阱的重要组成部分,在高精度冷原子陀螺仪中占有极其重要的地位。随着陀螺体积的不断减小和集成度的不断提高,磁场系统的制造和装调误差对陀螺性能的影响不断增大。这些误差会引起磁场零点漂移和磁场梯度变化,降低捕获效率和原子团的质量,从而影响陀螺性能。从三维磁光阱磁场分布的理论分析出发,结合数学建模和计算机仿真,对三维磁场系统的主要制造和装调误差对磁场的影响进行了分析和比较,并基于预设阈值利用试验设计和数学回归对关键制造和装调参数设计了合理的容差限,为小型化冷原子陀螺仪三维磁场系统的设计和制造提供了理论依据。 展开更多

关键词 冷原子陀螺仪 磁光阱 磁场系统 容差设计

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冷原子干涉陀螺仪技术专利分析研究 被引量：4

19

作者 李明泽 褚鹏蛟 张超 《导航与控制》 2017年第6期106-112,共7页

冷原子干涉陀螺仪是下一代超高精度陀螺仪的重要发展方向,有望在新一代惯性导航技术中开辟全新的技术途径。冷原子干涉陀螺仪在高性能武器和深空探测等领域有广泛的应用前景,首要应用方向是最高价值的战略级大型武器平台,包括弹道导弹... 冷原子干涉陀螺仪是下一代超高精度陀螺仪的重要发展方向,有望在新一代惯性导航技术中开辟全新的技术途径。冷原子干涉陀螺仪在高性能武器和深空探测等领域有广泛的应用前景,首要应用方向是最高价值的战略级大型武器平台,包括弹道导弹、战略核潜艇、远程战略轰炸机等。围绕冷原子干涉陀螺仪的相关技术进行专利分析研究,包括技术分布、申请趋势、申请区域和重点申请人分析,旨在了解该技术领域的技术发展现状和分布情况,并通过对重点专利的解读,预测该技术的发展趋势,并对我国冷原子干涉陀螺仪技术的发展提出建议。 展开更多

关键词 超高精度 惯性导航 自主导航 冷原子陀螺仪 专利分析

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三脉冲冷原子陀螺仪中基于内态演化的拉曼光光强补偿算法 被引量：1

20

作者 黄晨 乐旭广 +2 位作者 程俊 姚辉彬 毛海岑 《导航定位与授时》 CSCD 2021年第2期45-49,共5页

由于在复杂环境中拉曼光功率不稳定会导致原子脉冲的宽度发生改变,从而影响陀螺仪的测量精度。通过对冷原子干涉仪的干涉全过程进行建模,计算得出了陀螺仪在拉曼光改变情形下输出相位的解析表达式,即建立了拉曼光在非近共振条件下强度... 由于在复杂环境中拉曼光功率不稳定会导致原子脉冲的宽度发生改变,从而影响陀螺仪的测量精度。通过对冷原子干涉仪的干涉全过程进行建模,计算得出了陀螺仪在拉曼光改变情形下输出相位的解析表达式,即建立了拉曼光在非近共振条件下强度变化时陀螺仪的输出值与外界载体运动之间的关系。与此同时,基于该解析表达式提出了一种对拉曼光光强的补偿算法,能有效提升原子陀螺仪在复杂环境下的系统稳定性。通过光强调制实验验证了该算法的有效性,补偿后系统输出长期稳定性提升了33%。 展开更多

关键词 冷原子陀螺仪 三脉冲构型 拉曼脉冲光强 补偿算法 内态演化

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