導(dǎo)語(yǔ)  

近日,湖南二零八先進(jìn)科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“二零八公司”)重磅發(fā)布三款自主研發(fā)的創(chuàng)新產(chǎn)品——NY-14型小型化低成本激光陀螺慣性測(cè)量單元(Inertial Measurement Unit,IMU)、LMM-07型激光陀螺+MEMS混合慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及GJ-01系列高精度傾角儀。這三款產(chǎn)品聚焦微型化、低成本、高精度的未來(lái)方向,全面覆蓋電動(dòng)垂直起降飛行器(eVTOL)、無(wú)人機(jī)蜂群、水下無(wú)人潛航器(UUV)、雷達(dá)/通信穩(wěn)定平臺(tái)、工業(yè)監(jiān)測(cè)等十余個(gè)核心場(chǎng)景,精準(zhǔn)賦能行業(yè)需求。這突破性成果將為國(guó)內(nèi)慣性器件及系統(tǒng)裝備的創(chuàng)新與應(yīng)用注入強(qiáng)勁動(dòng)能,推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域邁向更高水平。

一、技術(shù)矩陣:從軍工級(jí)精度到普惠化應(yīng)用的全域覆蓋

1. NY-14型激光陀螺慣性測(cè)量單元(IMU):微型化鑄建技術(shù)新優(yōu)勢(shì)

作為目前由二零八公司唯一一家推出的、國(guó)內(nèi)最小尺寸激光陀螺IMU產(chǎn)品(φ110×100 mm),其關(guān)鍵指標(biāo)全面對(duì)標(biāo)美國(guó)霍尼韋爾(Honeywell)公司HG5700型IMU,專為低空無(wú)人機(jī)、水下無(wú)人系統(tǒng)等場(chǎng)景設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用二零八公司自研專用芯片模組以及基于石墨烯材料的熱管理技術(shù),在全溫域、強(qiáng)振動(dòng)、大動(dòng)態(tài)以及復(fù)雜電磁環(huán)境條件下提供軍工級(jí)可靠性。

  圖1   NY-14型激光陀螺慣性測(cè)量單元(IMU)

系統(tǒng)配備國(guó)內(nèi)最小尺寸的激光陀螺儀,邊長(zhǎng)僅3cm,-40 ℃ ~ 70 ℃全溫精度最高可達(dá)0.05°/h,比例因子誤差小于20ppm,是目前市場(chǎng)上同尺寸競(jìng)品中綜合指標(biāo)最具優(yōu)勢(shì)的陀螺儀。

2. LMM-07型激光+MEMS混合慣性測(cè)量單元(IMU):場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新架構(gòu)

在依賴自主方位角維持精度的諸多場(chǎng)景中,單一傳感器路線往往顧此失彼。例如,三軸激光陀螺與三軸MEMS陀螺儀,各自占領(lǐng)高精度與低成本小體積領(lǐng)域,兩者之間產(chǎn)品斷檔嚴(yán)重。湖南二零八公司創(chuàng)新提出“軸向分級(jí)優(yōu)化”策略,通過(guò)激光與MEMS技術(shù)的精準(zhǔn)融合,打破行業(yè)桎梏:核心航向軸(Z軸)采用激光陀螺,以高精度陀螺儀確保方位角長(zhǎng)期穩(wěn)定;橫向運(yùn)動(dòng)軸(X/Y軸)選用高性價(jià)比MEMS陀螺,結(jié)合智能算法動(dòng)態(tài)抑制偏差,顯著降低系統(tǒng)綜合成本。

圖2  LMM-07型激光+MEMS混合慣性測(cè)量單元(IMU)

“混合架構(gòu)的本質(zhì)是讓技術(shù)為場(chǎng)景服務(wù),而非盲目追求參數(shù)堆砌。”湖南208公司技術(shù)負(fù)責(zé)人強(qiáng)調(diào)。該系統(tǒng)通過(guò)關(guān)鍵軸向性能聚焦與冗余功能優(yōu)化,既滿足用戶對(duì)核心指標(biāo)的嚴(yán)苛要求,又避免為次要功能支付過(guò)高成本。此外,其寬溫域適應(yīng)性與抗沖擊能力,可從容應(yīng)對(duì)車載顛簸、深海高壓等極端工況,為若干場(chǎng)景的定位導(dǎo)航應(yīng)用鋪平了道路。

3.  GJ-01型高精度傾角儀:自研加速度計(jì)架構(gòu)定義行業(yè)精度

GJ-01型傾角儀基于二零八公司獨(dú)創(chuàng)的“正交三軸加速度計(jì)”測(cè)量模型,以水平面為基準(zhǔn),通過(guò)高靈敏度石英撓性加速度計(jì)捕捉微小傾角變化,實(shí)現(xiàn)靜態(tài)精度優(yōu)于2角秒,刷新國(guó)內(nèi)紀(jì)錄,同時(shí)結(jié)合動(dòng)態(tài)溫度補(bǔ)償算法,可將溫度漂移抑制至角秒級(jí)/℃水平。其核心優(yōu)勢(shì)在于:  

1)軍工級(jí)可靠性:采用軍用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證流程,通過(guò)極端工作溫度(-40℃~70℃)、振動(dòng)及沖擊測(cè)試,適配野外勘測(cè)、艦載設(shè)備等嚴(yán)苛環(huán)境;  

2)智能動(dòng)態(tài)響應(yīng):內(nèi)置高精度采樣電路與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),可在設(shè)備晃動(dòng)、機(jī)械啟停等動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中保持測(cè)量穩(wěn)定性;  

3)長(zhǎng)周期免維護(hù):零位穩(wěn)定性突破月級(jí)衰減極限,大幅降低工業(yè)場(chǎng)景下的校準(zhǔn)頻次與運(yùn)維成本。  

圖3  GJ-01型高精度傾角儀

“傳統(tǒng)傾角儀在微小角度測(cè)量時(shí)易受環(huán)境干擾,國(guó)內(nèi)外更多采用的是基于MEMS陀螺儀的技術(shù)方案,而GJ-01型通過(guò)使用二零八專門研制的小量程高精度石英加速度計(jì),實(shí)現(xiàn)了傳感器架構(gòu)創(chuàng)新,讓‘穩(wěn)如磐石’的精度成為常態(tài)?！焙?08公司技術(shù)負(fù)責(zé)人表示。

二、場(chǎng)景革命:從戰(zhàn)場(chǎng)到工地的全生態(tài)賦能

二零八公司此次發(fā)布的三款產(chǎn)品通過(guò)技術(shù)互補(bǔ),形成覆蓋空、海、陸全域的一體化解決方案。在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,激光陀螺系統(tǒng)以輕量化設(shè)計(jì)進(jìn)一步突破體積限制,為無(wú)人機(jī)等無(wú)人載具提供高精度定位與姿態(tài)獲取能力;針對(duì)水下與車載場(chǎng)景,激光+MEMS混合慣導(dǎo)系統(tǒng)憑借自主航向維持技術(shù),在無(wú)衛(wèi)星信號(hào)環(huán)境下保障水下探測(cè)器精準(zhǔn)定位與移動(dòng)通信設(shè)備穩(wěn)定指向;而在工業(yè)與國(guó)防領(lǐng)域,高精度傾角儀通過(guò)毫米級(jí)形變感知與動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,為大型基建安全監(jiān)測(cè)、軍事裝備調(diào)平等場(chǎng)景構(gòu)建更加精準(zhǔn)防護(hù)屏障。

三、國(guó)產(chǎn)化突圍:技術(shù)自立背后的產(chǎn)業(yè)雄心

激光陀螺儀在關(guān)鍵指標(biāo)上優(yōu)于目前已經(jīng)成熟裝備的其他種類陀螺儀,在世界各國(guó)的海陸空天各型武器裝備以及波音與空客的民航飛機(jī)上都有廣泛應(yīng)用【引用,深度-國(guó)外激光陀螺的發(fā)展與應(yīng)用——海鷹資訊】。最典型如美國(guó)F-35戰(zhàn)機(jī)、F/A-22戰(zhàn)機(jī)等,此外,美國(guó)援烏的"海馬斯"火箭炮系統(tǒng)最近被證實(shí)采用了小型化的激光陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng),在俄烏戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了低成本高精度打擊,印證了激光陀螺依然是嚴(yán)苛環(huán)境條件與低成本下極具生命力和競(jìng)爭(zhēng)力的器件。

湖南二零八公司總工程師表示:“激光陀螺儀技術(shù)早在二十年前就實(shí)現(xiàn)了中國(guó)化,但工業(yè)化路程較為緩慢,價(jià)格較高以及易用性較差給大規(guī)模低成本應(yīng)用帶來(lái)了障礙。在工業(yè)技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步的今天,應(yīng)該像制造手機(jī)那樣制造激光陀螺儀!”2024年,公司在浙江紹興開始建設(shè)自動(dòng)化規(guī)模產(chǎn)線,即將實(shí)現(xiàn)激光陀螺的極低成本批量化制造,為低空經(jīng)濟(jì)等民用領(lǐng)域提供高性價(jià)比產(chǎn)品。

湖南二零八公司此次發(fā)布的三款產(chǎn)品,以100%國(guó)產(chǎn)化為基底,全面展現(xiàn)了中國(guó)高端慣性傳感器產(chǎn)業(yè)的自主化能力。通過(guò)核心芯片、新型材料及算法的全鏈路突破,企業(yè)不僅實(shí)現(xiàn)了從材料、器件到系統(tǒng)的技術(shù)閉環(huán),更打破了傳統(tǒng)器件高性能器件不能向民用低成本領(lǐng)域拓展的困局。激光陀螺的微型化設(shè)計(jì)對(duì)標(biāo)國(guó)際標(biāo)桿,混合架構(gòu)以自主算法優(yōu)化非核心軸向性能,傾角儀則憑借超高精度填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白——這些突破標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)慣導(dǎo)技術(shù)從“替代跟隨”轉(zhuǎn)向“自主定義標(biāo)準(zhǔn)”,為產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同升級(jí)提供關(guān)鍵支撐。

“國(guó)產(chǎn)化的核心價(jià)值在于技術(shù)主權(quán)。”行業(yè)分析人士指出,“二零八公司通過(guò)底層技術(shù)攻堅(jiān),將產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)牢牢握在手中。這種能力不僅關(guān)乎成本與性能,更意味著在高端裝備競(jìng)爭(zhēng)中,中國(guó)企業(yè)的規(guī)則定義權(quán)正在增強(qiáng)。”

結(jié)語(yǔ)

從激光陀螺的“毫米級(jí)空間”到傾角儀的“秒級(jí)精度”,湖南二零八公司以三款創(chuàng)新產(chǎn)品完成慣性導(dǎo)航領(lǐng)域的新產(chǎn)品拼圖。

在人工智能高度發(fā)展的今天,人類語(yǔ)言與視覺理解已經(jīng)完成初步替代,未來(lái)的進(jìn)一步實(shí)景化發(fā)展有賴于傳感器的微型化與點(diǎn)陣化,慣性器件作為其中重要的一種傳感器有望迎來(lái)發(fā)展的黃金期,基于更高精度與更小體積慣性傳感器,更多的應(yīng)用場(chǎng)景即將誕生,二零八公司也正在積極研發(fā)下一代半球諧振陀螺與微半球MEMS諧振陀螺,在高端裝備自主化與場(chǎng)景智能化的大潮中,正以"中國(guó)精度"搭建時(shí)空感知版圖,為人工智能從感知智能邁向決策智能提供硬件底座支撐。