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第1章 源远流长的惯性技术 1

1.1 惯性技术的由来 1

1.1.1 奇妙的惯性力 1

1.1.2 从陀螺到惯性导航系统 2

1.1.3 惯性技术的两条基准线 3

1.2 惯性技术的历史足迹 5

1.2.1 我国古代的导航技术 5

1.2.2 从牛顿三大定律到北极冰下航行 8

1.2.3 从平台式惯性导航系统到惯性组合导航 9

1.3 惯性技术应用史上的重大历史事件 10

1.3.1 第二次世界大战期间德国V-2导弹袭击英国 10

1.3.2 1953年首次横贯美国大陆的纯惯性导航飞行 12

1.3.3 1958年美国核潜艇北极冰下探险成功 13

1.3.4 1969年“阿波罗11号”使人类首次登上月球 14

1.3.5 1970年“阿波罗13号”脱险记 16

1.3.6 1982年英阿马岛之战 18

1.3.7 1991年海湾战争中“爱国者”大战“飞毛腿” 19

1.3.8 1991年海湾战争拉开了高技术战争的序幕 21

1.3.9 1993年韩国007民航机空难之谜 23

1.3.10 美国宇航员五次维修“哈勃”太空望远镜上的陀螺仪 26

1.3.11 1999年科索沃战争成为新武器试验场 29

1.3.12 2001年阿富汗战争使无人机成为杀人武器 31

1.3.13 2003年伊拉克战争拉开了信息化战争的序幕 33

1.3.14 中国“神舟”系列宇宙飞船计划 37

1.3.15 2011年“天宫一号”与“神舟八号”成功对接 43

1.3.16 中国“嫦娥”探月工程 54

1.3.17 中国“蛟龙号”载人潜水器 61

1.4 惯性技术领域人物记 66

1.4.1 牛顿 66

1.4.2 傅科 67

1.4.3 安休茨 68

1.4.4 舒勒 70

1.4.5 冯·布劳恩 71

1.4.6 德雷珀 73

1.4.7 钱学森 74

1.4.8 林士谔 75

1.4.9 陆元九 76

1.4.10 丁衡高 77

1.4.11 汪顺亭 78

1.4.12 高伯龙 79

1.4.13 冯培德 79

1.4.14 包为民 80

1.4.15 王巍 81

第2章 惯性导航系统的“心脏”——陀螺仪和加速度计 82

2.1 从惯性导航系统的原理看陀螺仪和加速度计的作用 82

2.2 初识陀螺仪 84

2.2.1 什么是陀螺仪 84

2.2.2 陀螺技术的百年发展历史 85

2.2.3 陀螺仪的分类及评价 87

2.2.4 影响陀螺性能的最大“杀手”——陀螺漂移 88

2.3 陀螺仪的工作原理与特性 90

2.3.1 机械转子式陀螺仪的“怪脾气”——定轴性与进动性 90

2.3.2 光学陀螺的工作原理——Sagnac效应 92

2.3.3 振动陀螺的工作原理——哥氏效应 93

2.4 陀螺仪“大阅兵”——主流陀螺仪简介 94

2.4.1 框架陀螺仪 94

2.4.2 液浮陀螺仪 95

2.4.3 静电陀螺仪 96

2.4.4 挠性／动力调谐陀螺仪 97

2.4.5 环形激光陀螺仪 98

2.4.6 干涉型光纤陀螺仪 100

2.4.7 石英音叉式振动陀螺仪 102

2.4.8 半球谐振陀螺仪 103

2.4.9 微机械陀螺仪 104

2.5 加速度计“大阅兵” 106

2.5.1 比力与比力测量 106

2.5.2 挠性加速度计 109

2.5.3 液浮摆式加速度计 110

2.5.4 振梁式加速度计 111

2.5.5 摆式积分陀螺加速度计 112

2.5.6 微机械加速度计 113

2.5.7 其他类型加速度计 115

2.6 陀螺仪与加速度计技术展望 116

2.6.1 陀螺仪未来发展趋势 117

2.6.2 加速度计未来发展趋势 119

第3章 惯性导航是陀螺应用史上最光辉的一页 122

3.1 什么是惯性导航 122

3.2 各显其能的惯性导航系统 123

3.2.1 陀螺罗经 123

3.2.2 陀螺地平仪 124

3.2.3 船用平台罗经 127

3.2.4 平台式惯性导航系统 128

3.2.5 捷联式惯性导航系统 131

3.2.6 航向姿态基准系统 132

3.2.7 惯性为基的组合导航系统 133

3.2.8 惯性执行机构 135

3.3 提高惯性导航系统精度的主要技术途径 137

3.3.1 实时在线补偿技术 137

3.3.2 自动补偿技术 138

3.3.3 多传感器信息融合技术 138

3.4 测试是保障惯性导航系统性能的关键 138

3.4.1 提高导航系统综合性能的重要性 138

3.4.2 测试是惯性器件及系统可靠使用的重要保证 140

第4章 惯性技术在海陆空天应用中大显神威 144

4.1 惯性技术是现代武器装备中的关键技术 144

4.1.1 惯性技术可贵的军用特点 144

4.1.2 惯性技术在战略武器系统中的突出作用与地位 145

4.1.3 惯性导航系统是现代军用飞机的中心信息源 155

4.1.4 惯性制导系统在战术导弹中的应用及发展 159

4.1.5 惯性技术在水面舰艇及其武器装备中的应用 167

4.1.6 地面战车和现代炮兵用惯性导航系统 171

4.1.7 惯性技术使常规弹药变成了制导弹药 176

4.1.8 惯性导航系统在未来信息化战争中仍不可替代 179

4.2 惯性技术在经济建设中的贡献 181

4.2.1 惯性技术在空间技术发展中发挥关键支撑作用 181

4.2.2 机器人与惯性技术 183

4.2.3 惯性技术在现代交通运输中大显身手 184

4.2.4 在向地下及水下的进军中惯性技术功不可没 189

4.2.5 摄影、摄像及测绘中的惯性稳定平台 192

4.2.6 消费电子中的惯性技术 194

4.2.7 医疗电子领域中的惯性技术 196

4.2.8 室内导航中的惯性技术 198

第5章 惯性技术的明天更灿烂 200

5.1 发展新原理固态陀螺技术 201

5.1.1 真正的芯片陀螺——集成光学陀螺 202

5.1.2 光学MEMS传感器——MOEMS 204

5.1.3 一种高精度惯性传感器——原子陀螺 205

5.2 发展新的系统技术，拓展应用领域 207

5.2.1 海洋地球物理场匹配辅助导航技术 207

5.2.2 旋转捷联式惯性导航系统技术 208

参考文献 210