含义

基本原理

捷联系统的特点(优点 缺点)

光纤陀螺在捷联式惯导系统的应用

发展(国外 国内)

含义

捷联惯性导航系统（Strap-down Navigation System）是把惯性仪表直接固连在载体上，用计算机来完成导航平台功能的惯性导航系统。

基本原理

捷联惯导的基本原理:将惯性测量器件直接固连在载体上，再将其输出通过数学平台(又称捷联矩阵之转换到导航坐标系的参量)，进行导航解算。系统的惯性测量器件为角速率陀螺仪和加速度计，它们固连在载体上，测得的都是载体坐标系下的物理量。

捷联系统的特点

是惯性组合体与载体固联，陀螺和加速度计直接承受载体的运动(包括震动)，因此捷联系统的动态误差要比平台式系统的动态误差大，对敏感器件的可靠性和抗冲击性能要求比较高。与挠性陀螺相比，光纤陀螺应用在捷联系统上有更突出的优点。

发展

优缺点

优点

由于惯性仪表直接连接在载体上，省去了机电式的导航平台，从而给系统带来了很多优点：

1.整个系统的体积、重量和成本大大降低，通常陀螺仪和加速度计只占导航平台的1/7；

2.惯性仪表便于安装维护，便于更换；

3.惯性仪表可以给出轴向的线加速度和角速度，这些信息是控制系统所需要的。和平台式系统相比，捷联式系统可以提供更多的导航和制导信息；

4.惯性仪表便于采用余度配置，提高系统的性能和可靠性；

缺点

1.惯性仪表固连在载体上，直接承受载体的震动和冲击，工作环境恶劣；

2.惯性仪表特别是陀螺仪直接测量载体的角运动，高性能歼击机角速度可达400°/s，这样陀螺的测量范围是0.01-400°/s，如果采用机械捷联惯导系统，这就要求捷联陀螺有大的施矩速度和高性能的再平衡回路；

3.平台式系统的陀螺仪安装在平台上，可以用相对于重力加速度和地球自转加速度的任意定向来进行测试，便于误差标定；而捷联陀螺则不具备这个条件，因而系统标定比较困难，从而要求捷联陀螺有更高的参数稳定性。

研制高精度的捷联陀螺和进行捷联陀螺的误差补偿，是捷联惯导系统的重要关键技术。在此基础上研究高精度的捷联算法成为提高精度的又一个关键技术。

光纤陀螺在捷联式惯导系统的应用

光纤陀螺从实验室到目前的部分实用化，经历了20年的发展过程。其间从开环陀螺到模拟闭环，再到数字闭环;检测电路由集成器件，到大规模集成电路，再到光电一体的模块化设计，都体现着光纤技术和半导体技术的进步。随着光纤陀螺器件水平和设计的提高，光纤陀螺也越来越成为人们关注的焦点。由于光纤陀螺敏感角速度的原理突破了陀螺这一古老的定义，人们期待着光纤陀螺能够克服以往机电陀螺在应用中的局限性，在惯性导航系统，特别是捷联系统中获得广泛应用。作为惯性技术中的第三代陀螺，光纤陀螺具有机械陀螺所不具备的特点。光纤陀螺只需要5个元件，且主要为半导体和光纤器件，通过光纤传输来敏感角速度的变化。与机械陀螺不同，它不需要任何转动部件，可实现全固态结构。由于光的传输速度及半导体器件的响应速度很快，光纤陀螺可实现快速启动。半导体和光纤的工艺特点决定了光纤陀螺很适合于批量生产，不同元器件及方案的简单组合可生产不同精度的光纤陀螺，满足不同应用背景的需求，因此光纤陀螺具有如下固有特点:全固态结构，可靠性高，寿命长;启动速度快，响应时间短;测量范围大，动态范围宽;抗冲击、振动，耐化学腐蚀;体积小，重量轻，成本低;适合大批量生产。

发展

国外

美国等西方发达国家的光纤陀螺捷联技术已处于实际应用阶段，并向高精度和高可靠性方向发展。目前国内的光纤陀螺的研制水平和国外相比还有较大的差距。同时，国产的惯导系统在可靠性、可维修性、精度等方面与国外相比也有很大的差距，光纤陀螺捷联系统在舰船上的应用还处于起步阶段，国内尚未见到有光纤陀螺捷联系统在舰船上的应用报导。

国内

光纤陀螺技术经过“八五”，、“九五”的攻关，在精度、动态性能、工程化等方面取得了较大的进步，但是要实现型号应用和批量化生产，还要解决很多的工程问题。光纤陀螺工程化应用主要包括温度、振动、可靠性等方面。其中FOG的温度特性是制约其走向实用化的主要障碍。FOG的光纤环、Y-波导、光源、祸合器等都受温度影响。要克服温度影响，在结构、工艺上的研究及电路上进行修正和补偿是硬件上努力的方向，另外开展光纤陀螺的温度建模及补偿是软件上努力的方向。船用垂直基准在动态武器平台中有着广泛的应用，可广泛用于船载天线稳定系统、瞄线动态稳定系统、舰载直升机航姿系统的初始定姿，以及远程鱼雷、导弹的动基座快速传递对准等。应用中等精度的光纤陀螺组成船用捷联系统可以给舰船提供实时的三维姿态角信息。但是由于采用的是中等精度的光纤陀螺，系统不能自主完成初始对准，通常由外部信号基准辅助完成系统的初始对准。例如采用GPS定姿或磁航向计赋予系统初始航向角，由地平仪赋予系统的初始水平姿态角。这不仅增加了整套系统的成本，而且降低了系统的可靠性。同时在标定外部基准和惯导系统的安装关系时，不可避免的引入了测量误差，降低了系统的水平姿态角的测量精度。