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第1篇 惯性技术基本知识3

第1章 惯性系统3

1.1 惯性导航/制导系统4

1.1.1 惯性导航系统4

1.1.2 惯性制导系统47

1.1.3 惯性基组合导航/制导系统56

1.2 惯性姿态测量/稳定系统80

1.2.1 惯性姿态测量系统80

1.2.2 惯性姿态稳定系统82

1.3 惯性定位/定向系统99

1.3.1 惯性定位定向系统100

1.3.2 惯性水平仪101

1.3.3 惯性测斜仪103

1.3.4 陀螺寻北仪103

1.4 惯性大地测量/重力测量系统105

1.4.1 惯性大地测量系统105

1.4.2 重力测量仪器106

1.5 惯性振动测量/变形测量系统116

1.5.1 多传感器分布式状态监测/测量系统116

1.5.2 铁路轨道检测/测量系统119

1.6 专用惯性复合测量/控制系统123

1.6.1 汽车防护/控制系统123

1.6.2 机器人/机械手系统123

1.6.3 智能电器动作感测/控制系统124

第2章 陀螺仪127

2.1 转子式陀螺仪127

2.1.1 自由陀螺仪130

2.1.2 自由转子陀螺仪132

2.1.3 速率陀螺仪135

2.1.4 动力调谐陀螺仪136

2.1.5 静压气浮陀螺仪143

2.1.6 静压液浮陀螺仪145

2.1.7 液浮陀螺仪148

2.1.8 静电陀螺仪152

2.2 振动式陀螺仪158

2.2.1 振梁式陀螺仪159

2.2.2 音叉陀螺仪162

2.2.3 半球谐振陀螺仪165

2.3 气流式陀螺仪167

2.3.1 热对流式陀螺仪167

2.3.2 射流陀螺仪168

2.4 光学陀螺仪169

2.4.1 激光陀螺仪170

2.4.2 光纤陀螺仪183

2.5 微机电陀螺仪194

2.5.1 线振动式微机电陀螺仪195

2.5.2 角振动式微机电陀螺仪198

2.5.3 振动环式微机电陀螺仪199

2.5.4 悬浮转子式微机电陀螺仪201

2.6 角加速度陀螺仪（角加速度计）203

2.6.1 液环式角加速度计203

2.6.2 应变式角加速度计205

2.6.3 力平衡扭摆式微机电角加速度计206

2.6.4 气体转子角加速度计207

2.7 惯性动量轮和控制力矩陀螺207

2.7.1 惯性动量轮208

2.7.2 控制力矩陀螺210

2.8 新型陀螺仪211

2.8.1 微光机电陀螺仪211

2.8.2 原子陀螺仪216

第3章 加速度计220

3.1 摆式加速度计222

3.1.1 石英挠性摆式加速度计223

3.1.2 硅挠性摆式加速度计225

3.1.3 金属挠性摆式加速度计226

3.1.4 光电挠性摆式加速度计227

3.1.5 电磁摆式加速度计229

3.1.6 静电摆式加速度计230

3.1.7 液浮摆式加速度计232

3.2 摆式积分陀螺加速度计236

3.3 气浮线性加速度计239

3.4 振动式加速度计240

3.4.1 振弦加速度计241

3.4.2 振梁加速度计242

3.5 压电加速度计243

3.6 冲击加速度计245

3.7 微机电加速度计249

3.7.1 梳齿式硅微机电加速度计249

3.7.2 扭摆式硅微机电加速度计252

3.7.3 悬臂梁式硅微机电加速度计253

3.7.4 振动式微机电加速度计254

3.8 新型加速度计256

3.8.1 光纤加速度计256

3.8.2 微光机电加速度计264

3.8.3 隧道式微硅加速度计268

3.8.4 气体热对流加速度计270

3.8.5 静电悬浮加速度计271

3.8.6 原子加速度计274

第4章 惯性系统及仪表常用与专用机电元件276

4.1 陀螺电机276

4.1.1 交流异步电机276

4.1.2 交流同步磁滞电机278

4.1.3 永磁同步电机280

4.2 力矩发生器282

4.2.1 感应式力矩器283

4.2.2 电磁式力矩器284

4.2.3 永磁式力矩器287

4.2.4 电动式力矩器291

4.2.5 直接驱动式力矩电机292

4.2.6 无刷力矩电机294

4.3 角度/位移传感器297

4.3.1 电涡流传感器297

4.3.2 旋转变压器式传感器299

4.3.3 磁阻式传感器303

4.3.4 动圈式传感器304

4.3.5 电容式传感器306

4.3.6 感应同步器式传感器314

4.3.7 光电式传感器317

4.3.8 4短路匝式传感器319

4.4 导电装置321

4.4.1 固体滑环装置321

4.4.2 液体导电装置323

4.4.3 光纤导电装置324

4.4.4 感应式导电装置328

4.5 减震器329

4.5.1 橡胶减震器329

4.5.2 金属减震器331

4.6 轴承331

4.6.1 角接触球轴承331

4.6.2 宝石轴承333

4.6.3 气体动压轴承334

第5章 惯性系统及仪表常用与专用电路器件338

5.1 机电惯性系统及仪表常用集成电路器件338

5.1.1 脉冲调宽功率输出电路338

5.1.2 脉冲调宽数字输出电路339

5.1.3 电流—频率变换数字输出电路340

5.1.4 幅相变换角度计数电路341

5.1.5 角度数字变换器电路342

5.1.6 西格玛—德尔塔模数变换电路343

5.2 光学惯性仪表用光电子器件345

5.2.1 光源345

5.2.2 光纤耦合器349

5.2.3 光纤环350

5.2.4 光电探测器353

5.2.5 集成光学调制器（Y波导）353

第6章 惯性系统及仪表常用与专用材料356

6.1 有色金属材料356

6.1.1 铝及铝合金356

6.1.2 铍合金358

6.1.3 铜合金358

6.1.4 钛合金359

6.1.5 贵重金属360

6.2 黑色金属材料360

6.2.1 不锈钢360

6.2.2 结构钢361

6.3 磁性材料362

6.3.1 硬磁材料362

6.3.2 软磁材料363

6.4 特种金属材料365

6.4.1 弹性合金365

6.4.2 膨胀合金365

6.4.3 电阻合金367

6.4.4 高密度合金367

6.4.5 金属复合材料367

6.5 非金属材料368

6.5.1 单晶硅和石英368

6.5.2 陶瓷368

6.5.3 玻璃369

6.5.4 宝石370

6.5.5 塑料370

6.5.6 橡胶372

6.5.7 泡沫372

6.5.8 浮液373

第7章 惯性系统及仪表关键制造工艺374

7.1 惯性测量部件关键制造工艺374

7.1.1 惯性平台及捷联组合台体（铝）制造工艺374

7.1.2 惯性平台（铍）台体制造工艺376

7.2 机电惯性仪表关键制造工艺376

7.2.1 浮子式惯性仪表框架制造工艺376

7.2.2 浮子式惯性仪表浮子轴尖的制造工艺379

7.2.3 流体静压惯性仪表的流体静压轴承制造工艺381

7.2.4 陀螺转子气体动压半球形轴承的制造工艺383

7.2.5 动力调谐陀螺仪挠性接头制造工艺386

7.2.6 陀螺指北仪磁悬浮球的制造工艺389

7.2.7 静电陀螺转子的球面精研工艺391

7.2.8 陀螺加速度计上下轴组件加工工艺392

7.2.9 陀螺加速度计输电装置加工工艺392

7.2.10 石英挠性加速度计摆片制造工艺393

7.3 光学惯性仪表关键制造工艺398

7.3.1 激光陀螺谐振腔腔体制造工艺398

7.3.2 激光陀螺反射镜基片制造工艺400

7.3.3 激光陀螺反射镜镀膜工艺402

7.3.4 激光陀螺零件的表面清洗工艺402

7.3.5 激光陀螺谐振腔装配工艺404

7.3.6 光纤陀螺光纤环绕制工艺405

7.3.7 光纤陀螺集成光学相位调制器制造工艺406

7.3.8 光纤耦合器制造工艺410

7.3.9 光纤陀螺光源制造工艺412

7.3.10 光纤陀螺装配工艺412

7.4 微机电惯性仪表制造工艺413

7.4.1 表面硅加工工艺414

7.4.2 体硅加工工艺415

7.4.3 LIGA加工工艺420

7.4.4 键合封装技术423

第8章 惯性系统及仪表测试方法与设备425

8.1 精度测试425

8.1.1 地面条件下的测试426

8.1.2 角速率条件下的测试453

8.1.3 加速度条件下的测试457

8.1.4 动态条件下的测试470

8.1.5 专项精度测试474

8.1.6 现场精度测试479

8.2 可靠性试验485

8.2.1 环境应力筛选486

8.2.2 可靠性增长摸底试验488

8.2.3 可靠性增长试验488

8.2.4 可靠性鉴定和验收试验490

8.3 惯性测试设备500

8.3.1 精度测试设备500

8.3.2 可靠性试验设备508

第2篇 惯性技术研制机构及其发展概况511

第9章 国内惯性技术研制机构及其发展概况511

9.1 高等院校511

9.1.1 北京航空航天大学511

9.1.2 北京理工大学530

9.1.3 北京信息科技大学531

9.1.4 东南大学540

9.1.5 国防科学技术大学544

9.1.6 哈尔滨工程大学547

9.1.7 哈尔滨工业大学550

9.1.8 海军工程大学557

9.1.9 南京航空航天大学559

9.1.10 清华大学563

9.1.11 上海交通大学566

9.1.12 西北工业大学569

9.2 科研院所570

9.2.1 北京航空精密机械研究所570

9.2.2 北京航天控制仪器研究所574

9.2.3 北京自动化控制设备研究所580

9.2.4 湖南航天机电设备与特种材料研究所584

9.2.5 九江精密测试技术研究所586

9.2.6 上海航天控制技术研究所587

9.2.7 四川压电与声光技术研究所593

9.2.8 天津航海仪器研究所598

9.2.9 西安航天精密机电研究所599

9.2.10 中国航空工业洛阳电光设备研究所607

9.2.11 中国航空工业西安飞行自动控制研究所609

9.2.12 中国空空导弹研究院612

9.3 工厂、公司613

9.3.1 北京航天时代光电科技有限公司613

9.3.2 北京航天时代激光导航技术有限责任公司618

9.3.3 北京金科创新仪器有限公司619

9.3.4 北京星网宇达科技开发有限责任公司621

9.3.5 重庆华渝电气仪表总厂625

9.3.6 贵州航天控制技术有限公司630

9.3.7 湖北三江航天红峰控制有限公司634

9.3.8 陕西宝成航空仪表有限责任公司638

9.3.9 西南计算机有限责任公司644

9.4 中国惯性技术学会646

第10章 国外惯性技术研制机构及其发展概况647

10.1 美国647

10.1.1 宇航制导与计量中心647

10.1.2 ADI公司647

10.1.3 大西洋惯性系统公司648

10.1.4 BAE系统公司649

10.1.5 BEI技术公司649

10.1.6 中央惯性制导实验室650

10.1.7 查尔斯·斯塔克·德雷珀实验室公司650

10.1.8 克洛斯博技术公司652

10.1.9 科斯传感器与技术公司652

10.1.10 恩德福克公司653

10.1.11 纤敏技术公司654

10.1.12 “角斗士”技术公司655

10.1.13 霍尼韦尔宇航公司655

10.1.14 霍尼韦尔国际公司655

10.1.15 艾迪·埃勒史密斯公司657

10.1.16 英科塞姆公司658

10.1.17 惯性工程国际公司658

10.1.18 美国导航学会660

10.1.19 喷气推进实验室660

10.1.20 基尔福特公司660

10.1.21 KVH工业有限公司661

10.1.22 利顿先进系统有限公司661

10.1.23 MEAS传感器公司662

10.1.24 诺斯罗普·格鲁曼公司662

10.1.25 罗克韦尔·柯林斯公司663

10.1.26 罗克韦尔国际公司665

10.1.27 萨基姆航空电子公司665

10.1.28 桑迪亚国家实验室666

10.1.29 斯佩里航海公司667

10.1.30 斯坦福大学668

10.1.31 赛斯特朗·唐纳惯性分公司669

10.1.32 特里达因技术公司669

10.2 巴西670

10.2.1 阿维布拉斯宇航公司670

10.2.2 国家空间研究所670

10.3 英国671

10.3.1 BAE系统公司671

10.3.2 克朗菲尔精密工程公司671

10.3.3 费伦梯有限公司671

10.3.4 英国马特拉·马可尼空间有限公司672

10.3.5 英国皇家导航学会672

10.3.6 史密斯工业宇航与防务系统有限公司673

10.3.7 特里达因TSS公司673

10.4 加拿大674

加拿大国防研发院674

10.5 法国674

10.5.1 iXBlue集团674

10.5.2 导弹与空气动力实验室684

10.5.3 法国国家航空航天科研署685

10.5.4 赛峰集团687

10.5.5 通用机械电气（萨基姆）公司687

10.5.6 泰雷兹集团690

10.6 德国693

10.6.1 博登湖技术公司693

10.6.2 博世集团693

10.6.3 戴姆勒—奔驰宇航公司694

10.6.4 德国驾驶与导航学会695

10.6.5 DMT公司695

10.6.6 霍尼韦尔控制系统公司697

10.6.7 诺斯罗普—格鲁曼—利铁夫有限公司697

10.6.8 雷神安修茨股份有限公司698

10.7 荷兰699

荷兰国家宇航实验室699

10.8 印度699

印度空间研究组织惯性系统部699

10.9 以色列700

10.9.1 以色列C·A·宇航公司700

10.9.2 MTC工业与研究卡麦尔公司701

10.9.3 塔曼（精密仪表工业）公司702

10.10 日本703

10.10.1 日立电缆株式会社703

10.10.2 日本航空电子工业有限公司704

10.10.3 三菱精密有限公司706

10.10.4 索佳株式会社706

10.10.5 多摩川精机株式会社707

10.10.6 东京航空仪表公司709

10.10.7 东京计器株式会社710

10.10.8 东北大学与东机美公司713

10.10.9 横河电机有限公司713

10.11 韩国714

首尔国立大学714

10.12 挪威714

森斯诺尔公司714

10.13 俄罗斯716

10.13.1 阿尔扎马斯科研生产企业“速度—航空”716

10.13.2 “海豚”中央研究所717

10.13.3 中央“电气仪表”研究所717

10.13.4 “物理光学”公司718

10.13.5 俄罗斯科学院精密机械与控制研究所720

10.13.6 “陀螺光学”股份有限公司721

10.13.7 莫斯科“火星”实验设计局721

10.13.8 莫斯科机电与自动化研究所722

10.13.9 莫斯科库兹涅佐夫应用力学研究所723

10.13.10 彼尔姆科工仪表公司724

10.13.11 拉明斯克仪表设计局725

10.13.12 拉明斯克仪表厂726

10.13.13 彼留金自动化及仪表制造科研生产中心726

10.13.14 “光联”科研生产公司727

10.13.15 “极点”研究所728

10.13.16 谢尔普霍夫“金工”工厂728

10.13.17 杰克诺尔公司729

10.14 南非730

MGL航空电子公司730

10.15 瑞士731

10.15.1 阿库特隆尼克公司731

10.15.2 科力博莱公司732

10.16 土耳其733

阿塞莱圣军事电子设备工业公司733

10.17 乌克兰734

10.17.1 “阿尔谢纳尔”特种仪表设计局734

10.17.2 “哈特龙—阿尔阔斯”公司735

第3篇 应用工具与资料739

第11章 数学工具739

11.1 初等函数739

11.1.1 指数函数与对数函数739

11.1.2 三角函数与反三角函数740

11.1.3 双曲线函数743

11.1.4 球面三角函数744

11.2 图形计算746

11.2.1 平面三角形746

11.2.2 圆及其相关图形747

11.2.3 立体图形748

11.2.4 正多面体754

11.3 代数方程754

11.3.1 二、三、四次方程的根754

11.3.2 阿贝耳定理757

11.3.3 振动（摆动）方程757

11.4 级数760

11.4.1 有限数字级数760

11.4.2 泰勒级数与马克劳林级数760

11.4.3 傅里叶级数763

11.5 微分与积分767

11.5.1 微分767

11.5.2 积分770

11.6 傅里叶变换与拉普拉斯变换778

11.6.1 傅里叶变换778

11.6.2 拉普拉斯变换785

11.7 矢量与矩阵789

11.7.1 矢量789

11.7.2 矩阵790

11.8 坐标变换802

11.8.1 方向余弦矩阵法802

11.8.2 四元数法803

11.9 微分方程804

11.9.1 常系数线性微分方程804

11.9.2 常系数线性微分方程组806

11.10 统计、概率、随机过程807

11.10.1 分布律807

11.10.2 总体参数的区间估计818

11.10.3 抽样理论819

11.10.4 随机过程、相关函数、谱密度、谱分析820

11.11 估计与滤波821

11.11.1 静态估计821

11.11.2 动态估计与滤波824

第12章 物理数据833

12.1 力学常数833

12.1.1 密度833

12.1.2 机械特性836

12.2 热学常数838

12.2.1 黏度838

12.2.2 比热容839

12.2.3 热膨胀系数841

12.2.4 热导率842

12.2.5 黑体向空间辐射的能量844

12.3 电磁学常数844

12.3.1 电阻率844

12.3.2 介电常数和电介质强度846

12.3.3 电磁波847

12.3.4 物质的超导性848

12.4 光学常数849

12.4.1 光的速率849

12.4.2 光谱色的波段849

12.5 与导航有关的物理环境数据850

12.5.1 公路等级850

12.5.2 蒲氏风力等级850

12.5.3 海况等级851

12.5.4 大气的成分852

12.5.5 标准大气参数852

12.5.6 太阳系天体的特性数据858

12.5.7 宇宙速度858

第13章 地球参数860

13.1 地球的形状860

13.1.1 第一近似860

13.1.2 第二近似860

13.1.3 第三近似861

13.2 地球的重力场861

13.2.1 重力与重力加速度861

13.2.2 垂线与纬度863

13.3 地球的自转与公转863

第14章 星光参数864

14.1 星光导航与星光修正864

14.2 恒星的特性864

14.2.1 位置864

14.2.2 星等865

14.2.3 光谱865

14.3 星光观测865

14.3.1 背景辐射865

14.3.2 恒星分布特征865

14.3.3 天文常数修正866

14.4 星表869

第15章 导航卫星参数877

15.1 卫星导航系统概况877

15.1.1 GPS概况877

15.1.2 GLONASS概况878

15.1.3 GNSS概况878

15.1.4 GALILEO概况879

15.1.5 BEIDOU概况879

15.2 导航卫星的主要参数880

15.2.1 卫星定位常用坐标系880

15.2.2 卫星定位的时间系统884

15.2.3 卫星的基本轨道参数885

15.3 GPS系统886

15.3.1 GPS系统的组成886

15.3.2 伪随机码与GPS测距码888

15.3.3 GPS信号与导航电文889

15.3.4 GPS定位计算原理890

15.3.5 GPS卫星定位方法891

第16章 相关敏感器参数896

16.1 毫米波雷达896

16.2 脉冲多普勒雷达898

16.3 雷达高度表900

16.4 毫米波辐射计成像器900

16.5 红外敏感器902

16.6 可见光敏感器902

16.6.1 电视摄像头903

16.6.2 微光摄像头903

16.7 声呐905

16.7.1 信标系统906

16.7.2 应答式导航系统906

16.8 星光敏感器908

16.9 磁敏感器911

16.10 激光测距仪912

16.11 气压高度表915

16.12 导航卫星信号接收机919

16.13 罗兰系统导航接收机924

16.14 里程计927

16.15 计程仪928

第17章 载体环境条件及对惯性系统的技术要求933

17.1 水面及水下载体933

17.1.1 小型水面舰艇933

17.1.2 中型水面舰艇934

17.1.3 大型水面舰船935

17.1.4 常规潜艇936

17.1.5 AIP动力潜艇937

17.1.6 核动力潜艇938

17.1.7 鱼雷、自航水雷、水下自航载体938

17.2 飞机939

17.2.1 轰炸机939

17.2.2 歼击机941

17.2.3 直升机942

17.2.4 无人机943

17.3 航天器944

17.3.1 中小型航天器944

17.3.2 大型航天器945

17.4 地面运载器946

17.4.1 车辆946

17.4.2 自行火炮947

17.5 导弹与火箭948

17.5.1 弹道导弹948

17.5.2 防空导弹949

17.5.3 海防导弹949

17.5.4 巡航导弹951

17.5.5 运载火箭952

17.6 制导弹药953

17.6.1 制导火箭弹953

17.6.2 制导炮弹953

17.6.3 制导炸弹954

17.7 工业设备954

17.7.1 钻井测斜仪954

17.7.2 汽车碰撞控制系统955

17.7.3 汽车动态控制系统955

17.7.4 地震测量系统956

17.7.5 建筑物安全监测系统956

17.7.6 铁路轨道检测系统957

17.7.7 机器人/机械手系统957

第18章 相关标准959

18.1 国内标准959

18.1.1 国家军用标准959

18.1.2 行业标准966

18.2 国外标准971

18.2.1 美国军用标准971

18.2.2 其他标准974

第19章 相关情报信息源979

19.1 科技出版物979

19.1.1 期刊杂志979

19.1.2 会议论文集986

19.1.3 科技报告987

19.1.4 文摘数据库988

19.2 学术会议992

19.2.1 国内学术会议992

19.2.2 国外学术会议992

19.3 相关网站994

19.3.1 国内相关网站994

19.3.2 国外相关网站994

第20章 常用物理量单位及其换算996

20.1 国际单位制（SI）996

20.1.1 SI基本单位996

20.1.2 SI导出单位996

20.1.3 SI词头997

20.2 常用量及其法定单位997

20.2.1 空间和时间的量与单位997

20.2.2 力学的量与单位999

20.2.3 热学的量与单位1001

20.2.4 电学和磁学的量与单位1003

20.2.5 光及电磁辐射的量与单位1005

20.2.6 声学的量与单位1005

20.3 非法定单位与法定单位的换算关系1006

20.3.1 空间和时间的量非法定单位与法定单位的换算关系1006

20.3.2 力学的量非法定单位与法定单位的换算关系1008

20.3.3 热学的量非法定单位与法定单位的换算关系1009

20.3.4 电学和磁学的量非法定单位与法定单位的换算关系1010

20.3.5 光及电磁辐射的量非法定单位与法定单位的换算关系1011

主要参考文献1012

中文索引1019

英文索引1038