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详解激光陀螺技术及其典型应用

2013-05-07 14:15
棒棒书香
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  激光陀螺的典型应用

  2.1 惯性导航与制导、姿态测量与控制

  激光陀螺最重要的应用是惯性测量如惯性导航和制导、姿态测量与控制。惯性导航是一种自主的导航技术,它不需要外界信息即可实现导航,因此具有隐蔽性好、不受外界干扰等优点,在军事场合具有重要的价值。机载合成孔径雷达和红外传感器、舰载卫星通信天线、星载红外传感器和摄像机等需要精确的传感器姿态信息来对传感器的运动进行补偿或者对传感器的姿态进行控制。

  在航空上,陀螺仪用来测量飞机的姿态角(俯仰角、横滚角、航向角)和角速度,以它为核心构成的惯导系统可以为飞机提供姿态、航向、速度和位置,即导航所需的所有参量,因此被称为飞机上的中心信息源。目前大多数西方的军用和民用飞机都采用激光陀螺惯导系统,如F-22、F-35、SU-30等战机以及B747、A320等民航机。

  在航海上,陀螺仪早已成为航海的重要导航仪器。航海惯导能够为舰船提供位置、姿态、速度等数据,不仅可用于舰船自身的导航,还可为舰载武器提供方位基准或稳定平台。Sperry公司的MK39系列激光陀螺惯导系统已被超过24个国家的海军用于各种舰船平台,MK-49 激光陀螺导航仪已成为北约12个国家的标准设备,AN/WSN-7系列激光陀螺导航系统是美国海军水面舰船和潜艇的标准设备,并在2001就已完成全部航母换装此系统的工作。

  在地面上,坦克、火炮等常规兵器的机动能力和运动中攻击能力对保存自己、打击敌人极为重要,这就要求它们具有定位定向和导航能力。1989年开始使用的H-726型激光陀螺美军标准地面导航系统,就已用在“帕拉丁”自行榴弹炮、瑞典的BKAN1A和FH-77B型榴弹炮,各种精密测量侦察车和布雷德利战车等装备上。

  在惯性制导上,目前各种战术导弹和战略导弹广泛采用陀螺仪来测量导弹的姿态和航向,进行制导控制。美国的小型洲际弹道导弹“侏儒”、2005年部署的最新型Block III战斧巡航导弹、法国的ANS超音速反舰导弹均采用激光陀螺。随着激光陀螺的小型化和成本的降低,激光陀螺开始进入制导弹药领域,如Honeywell研制的GG-1308小型激光陀螺,惯组型号之一为HG1700,曾用在联合攻击制导炸弹(JDAM)上。

  在航天上,陀螺仪是运载火箭、人造地球卫星、宇宙飞船等航天飞行器的姿态稳定和控制系统的重要组成部分。法国研制的激光陀螺在1988年成功用于阿丽亚娜4火箭发射,这是世界上首次在运载器发射中采用激光陀螺惯性系统。

  导弹预警卫星在美国国家导弹防御计划中占有重要地位,它装备有红外扫描传感器和辅助凝视传感器等,能够准确地探测和跟踪弹道导弹。在美国最新的天基红外系统中,地球同步卫星采用了激光陀螺惯性系统来为星载传感器提供定向和跟踪等功能。

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