后司南时代的导航新智慧记中航捷锐北京光电技

专家简介：

谢良平，研究员，主要研究方向为光纤陀螺及惯性技术与应用，现任航空618所光纤技术室主任，兼任中航捷锐（北京）光电技术有限公司副总经理。担任多个国家重点型号的主任设计师，主持或参与了包括装备预研重点基金、国家重大仪器专项、民机专项等在内的20余个项目；发表论文28篇（SCI收录7篇、EI收录11篇），被引233次（SCI153次、EI41次）；申请专利45项、授权19项；曾获得北京市科学技术奖二等奖2项，国防科技进步奖二、三等奖各1项，航空工业科学技术奖二、三等奖7项，荣立二等功、三等功各1次。

导航是把海、陆、空、天等运动载体，按照预先设定的路线，从始点引导至终点的过程。中华民族不乏智慧，先秦时期先民们发现磁铁矿具有指向性，便据此发明了司南。这个外观呈勺状，静止时勺柄指向南方，可以正方位、定方向的小物件，是最早、最简易的导航应用雏形。“司南之所指，即阳气之所在”，建立在阴阳五行学说基础上的司南理论，虽充满了“感性说”的局限，却也折射出一个道理：对事物的认知如果仅基于经验积累而知其然，不探求其根本原因而不知其所以然，必将导致认知的停滞不前。司南的发明便是如此，它虽推动了航海业的大发展，并帮助人类认识了世界、认识了地球，但最终却因认知的滞后，逐渐被西方的新导航技术所超越。

技术发展到今天，惯性导航已成为恶劣环境下最有效的导航方式，但纵观惯性导航领域的共性关键技术——光纤陀螺技术的发展史，我国之前一直扮演的却是追赶者的角色。究其原因，以往技术发展过分依赖经验积累的研发模式正是造成此种局面的症结所在。通过不断实物试错来积累经验，这种研发模式成本高、周期长，为何成与败都说不清楚，影响光纤陀螺产品性能指标的要素多达几百种，其重要性难以排序，解决问题时经常本末倒置。谢良平敏锐地觉察到了这个问题的严重性，为尽快摆脱技术长期被国外垄断封锁的窘境，他带领团队从顶层入手，在原总装备部、科技部、北京市、航空工业集团等的支持下，历经10多年的潜心研究，在项目“基于多物理场耦合误差理论的光纤陀螺关键技术研发及产业化”中，围绕国家重大型号工程的需求，通过深挖基础理论并分析其在工程应用中的局限和不足，在光纤陀螺误差理论、高精度光纤陀螺技术及微小型光纤陀螺技术等方面取得了多项原创性成果，极大地推动了我国惯性传感器技术、产业升级及相关系统技术的发展。

由经验积累到科学认知

惯性导航作为一项国防和民用领域的关键技术，主要研究运动载体的位置、方向、轨迹、姿态的检测、控制与决策，是衡量大国军事核心力量的重要指标之一。光纤陀螺作为新一代的惯性传感器，是真正意义上的全固态陀螺仪表，具有精度覆盖广、可靠性高、全寿命周期费效比低等诸多优点，在各精度等级应用中都极具竞争力，是惯性导航领域的共性关键技术。

但光纤陀螺在国内走向应用的过程中却遇到了几个技术上的瓶颈问题：光纤陀螺的检测精度接近相位检测方法的极限，在多物理场耦合作用下其几何与物理参数易发生变化且难以测量和控制，这导致了测量精度严重劣化，无法满足高精度导航系统应用的需求；另外，传统光纤陀螺的设计和制造方法，一直无法突破直径25mm的极限，不能满足小体积精确制导武器的需求，这些问题使得高精度和微小型光纤陀螺的设计和制造等技术瓶颈难以克服，严重制约了国内相关产品的实用化过程。在技术长期受到国外严密封锁的情况下，针对瓶颈问题的独立研发和自主创新对于我国国防和民生的重要意义不言而喻。

在项目“基于多物理场耦合误差理论的光纤陀螺关键技术研发及产业化”的推进过程中，结合对千余只光纤陀螺产品的数据梳理分析，通过总结提炼影响光纤陀螺性能指标的光路、电路、结构及材料等参数的定量体系，谢良平带领团队建立了一整套数学物理模型及“数字”样机，精确地对光纤陀螺的指标体系进行了设计仿真，实现了对指标影响要素的定量分析，并通过对影响量级进行严格排序，真正实现了解决问题的有的放矢。同时，通过在研制产品上不断验证及修正，完善理论模型，提升其与工程产品性能指标的符合度，经过多年夜以继日的艰苦奋斗，基于模型的光纤陀螺多物理场定量设计仿真系统研制成功，并推广至所有产品的设计中，极大地提高了产品的研制效率。

文章来源：《中国惯性技术学报》 网址: http://www.zggxjsxbzz.cn/qikandaodu/2021/0717/744.html