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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