慣性技術(shù)在軍民市場(chǎng)應(yīng)用前景與展望
發(fā)布時(shí)間：2013-06-26 新聞來源：一覽衛(wèi)星導(dǎo)航英才網(wǎng)
張嶸（清華大學(xué)導(dǎo)航技術(shù)工程中心副主任）
摘要：慣性技術(shù)應(yīng)用行業(yè)是具有綜合性、交叉性的高科技先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)，主要應(yīng)用于敏感運(yùn)動(dòng)體在慣性空間的角運(yùn)動(dòng)、線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而獲取運(yùn)動(dòng)體的姿態(tài)、位置和速度等信息。慣性技術(shù)應(yīng)用不僅在國防工業(yè)中占有非常重要的地位，而且在民用領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)空間。本文著重分析了慣性技術(shù)在國防、無人機(jī)、石油勘探、交通測(cè)量、應(yīng)急通訊等領(lǐng)域的市場(chǎng)情況和應(yīng)用前景，并期望有關(guān)部門與企業(yè)加大對(duì)慣性技術(shù)在民用領(lǐng)域發(fā)展的重視力度，組織制定發(fā)展規(guī)劃、加強(qiáng)協(xié)調(diào)，創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
關(guān)鍵詞：慣性技術(shù)；慣性技術(shù)應(yīng)用；國防、無人機(jī)、石油勘探；交通測(cè)量；應(yīng)急通信、市場(chǎng)需求
一、引言
慣性技術(shù)是慣性導(dǎo)航與測(cè)控技術(shù)、慣性儀表技術(shù)以及有關(guān)設(shè)備和裝置技術(shù)的統(tǒng)稱。重點(diǎn)應(yīng)用是通過測(cè)量大地物理參數(shù)，從而結(jié)算出載體的姿態(tài)和位置。它在國防科學(xué)技術(shù)中占有非常重要的地位，因而成為世界各工業(yè)強(qiáng)國重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。同時(shí)，隨著慣性技術(shù)的不斷發(fā)展其在民用領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的發(fā)展空間。許多國家已將其應(yīng)用到民用航空、船舶、地面車輛、大地測(cè)量、地質(zhì)勘探、海洋探測(cè)、氣象探測(cè)、高層建筑、橋梁和隧道等諸多領(lǐng)域。其中，我國民用市場(chǎng)慣性技術(shù)應(yīng)用主要集中于無人機(jī)、石油勘探、交通測(cè)量、應(yīng)急通訊等領(lǐng)域。國內(nèi)慣性技術(shù)在民用領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，市場(chǎng)需求快速上升。
二、慣性技術(shù)的發(fā)展歷程
慣性技術(shù)分為慣性儀表與慣性系統(tǒng)兩個(gè)技術(shù)層次。慣性儀表主要包括測(cè)量角運(yùn)動(dòng)的陀螺和測(cè)量線運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)；慣性系統(tǒng)是以慣性儀表為核心，利用集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)的慣性測(cè)量、導(dǎo)航及穩(wěn)控系統(tǒng)。
慣性儀表是慣性技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用的基礎(chǔ)性器件，17世紀(jì)的牛頓力學(xué)定律和萬有引力定律成為慣性技術(shù)的基本原理，1852年，法國物理學(xué)家傅科發(fā)現(xiàn)了陀螺效應(yīng)。1907年，德國科學(xué)家安修茨制造了第一個(gè)實(shí)用陀螺。1905年愛因斯坦提出狹義相對(duì)論后，1913 年法國科學(xué)家薩格奈克發(fā)現(xiàn)了Sagnac效應(yīng)。此后，液浮陀螺、氣浮陀螺、磁浮陀螺、撓性陀螺等傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺相繼問世，在各種武器裝備中得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)八十年代，激光陀螺、光纖陀螺等現(xiàn)代陀螺相繼實(shí)用化，慣性儀表技術(shù)得到了革命性的發(fā)展。隨后各種新型慣性儀表陸續(xù)問世，其中最主要的是小型、低成本、高可靠性的MEMS慣性器件，該器件直接促成了慣性技術(shù)的民用化應(yīng)用及推廣。
隨著慣性儀表的發(fā)展，由陀螺儀和加速度計(jì)構(gòu)成的慣性系統(tǒng)也逐步發(fā)展起來。1942年，德國在V2火箭上首先成功應(yīng)用了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)；到二十世紀(jì)五十年代，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在飛機(jī)上試飛成功；1958年舡魚號(hào)潛艇依靠慣性導(dǎo)航在北極冰下航行21天；八十年代出現(xiàn)的光學(xué)慣導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、艦船及飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)。九十年代開始出現(xiàn)基于微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）慣性器件的慣性導(dǎo)航系統(tǒng),為了提高M(jìn)EMS系統(tǒng)的精度，新型組合導(dǎo)航系統(tǒng)開始大量出現(xiàn)，其中最成功的是慣性/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)將慣性導(dǎo)航和衛(wèi)星導(dǎo)航匹配起來，使之相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，有效提高慣性導(dǎo)航的性能和精度，并大大降低了成本。
我國的慣性技術(shù)發(fā)展已有近60年的歷史，經(jīng)歷了從無到有、從弱到強(qiáng)、從落后到先進(jìn)的發(fā)展歷程。二十世紀(jì)五十年代，我國成功研制了液浮陀螺；七十年代，我國成功研制了平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)；八十年代末研制成功捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)；九十年代開始出現(xiàn)基于光纖、激光陀螺的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)；2000年以后，我國也逐步開始MEMS陀螺及其慣導(dǎo)系統(tǒng)的研制工作。目前，我國自行研制的各類慣性產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，由此構(gòu)成的海、陸、空、天武器的精確打擊程度越來越高，特別是載人航天工程的圓滿成功、探月工程的順利實(shí)施，標(biāo)志著我國慣性技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)乃�。此外，隨著我國慣性技術(shù)的低成本發(fā)展，慣性技術(shù)在我國國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣也得到了快速的發(fā)展，目前已大量應(yīng)用于大地測(cè)量、石油鉆井、電子交通、汽車安全、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
三、慣性技術(shù)發(fā)展方向
隨著慣性技術(shù)的不斷發(fā)展，慣性儀表與慣性系統(tǒng)技術(shù)主要向著高性能和低成本兩個(gè)方向發(fā)展，在戰(zhàn)略武器的高精度需求、各種常規(guī)運(yùn)載體導(dǎo)航及穩(wěn)定平臺(tái)的高動(dòng)態(tài)與高可靠性需求、民用市場(chǎng)的低成本與大批量需求等不同重大需求牽引下，慣性技術(shù)又形成了不同的研究方向，主要包括：（1）針對(duì)戰(zhàn)略武器的高精度慣性儀表與系統(tǒng)技術(shù)；（2）針對(duì)常規(guī)運(yùn)載體導(dǎo)航及穩(wěn)定平臺(tái)的高動(dòng)態(tài)、高可靠慣性技術(shù)；（3）針對(duì)民用市場(chǎng)應(yīng)用的小型低成本慣性技術(shù)。
（1）戰(zhàn)略武器高精度慣性儀表與系統(tǒng)技術(shù)
慣性技術(shù)是提高戰(zhàn)略武器（如彈道導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星等）導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制精度的核心技術(shù)。據(jù)世界慣性技術(shù)的權(quán)威機(jī)構(gòu)美國Droper實(shí)驗(yàn)室預(yù)測(cè)，光纖陀螺將成為未來高精度慣性導(dǎo)航領(lǐng)域的主導(dǎo)器件，基于光纖陀螺的慣導(dǎo)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略武器高精度信息獲取的關(guān)鍵測(cè)量系統(tǒng)，因此高精度光纖陀螺及其慣導(dǎo)系統(tǒng)是未來戰(zhàn)略武器高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)展的最主要方向。目前，國際最高水平的光纖陀螺已經(jīng)達(dá)到0.0001°/h-0.001°/h的零偏穩(wěn)定性，成為未來替代高精度三浮陀螺和靜電陀螺第一選擇。此外，為了滿足大型飛機(jī)、艦船、潛艇等長(zhǎng)航時(shí)運(yùn)載體的高精度自主定位問題，旋轉(zhuǎn)調(diào)制式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)也是未來高精度慣性技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。
（2）常規(guī)運(yùn)載體導(dǎo)航及穩(wěn)定平臺(tái)的高動(dòng)態(tài)、高可靠慣性技術(shù)
光纖陀螺可分為高精度和高過載兩大分支，基于量子力學(xué)的光纖陀螺是全固態(tài)結(jié)構(gòu)，無活動(dòng)部件，具有動(dòng)態(tài)范圍大、啟動(dòng)快、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于大過載工作環(huán)境，主要應(yīng)用對(duì)象是高動(dòng)態(tài)運(yùn)載體導(dǎo)航與高精度慣性穩(wěn)定平臺(tái)。因此，基于高過載、高可靠性光纖陀螺的慣性導(dǎo)航與測(cè)量系統(tǒng)是常規(guī)運(yùn)載體導(dǎo)航與穩(wěn)定平臺(tái)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
此外，為解決慣性導(dǎo)航誤差隨時(shí)間積累的問題，慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航技術(shù)也將是未來慣性技術(shù)熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。組合導(dǎo)航的研究將以高動(dòng)態(tài)、高精度、高可靠為背景，著重解決衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、深組合、系統(tǒng)集成及優(yōu)化技術(shù)，提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)在惡劣條件下的生存能力和系統(tǒng)精度。
（3）針對(duì)民用市場(chǎng)應(yīng)用的小型低成本慣性技術(shù)
小型、低成本MEMS慣性器件及系統(tǒng)是未來中低精度慣性技術(shù)領(lǐng)域的主要發(fā)展方向，目前我國已開發(fā)了一系列的MEMS慣性器件及相應(yīng)的系統(tǒng)，但器件及系統(tǒng)的精度、可靠性較國外的系統(tǒng)仍然存在一定的差距；此外，我國在MEMS慣性技術(shù)的民用化應(yīng)用與推廣方面也有待進(jìn)一步提升。未來一段時(shí)間內(nèi)，小型低成本慣性技術(shù)的發(fā)展主要包括三個(gè)方面，一是進(jìn)一步加強(qiáng)MEMS慣性儀表設(shè)計(jì)理論及加工工藝研究，用于研制出新機(jī)理、新工藝的高精度、高可靠性慣性器件；二是利用現(xiàn)有的慣性器件對(duì)MEMS慣性組合導(dǎo)航算法進(jìn)行研究，以提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度，重點(diǎn)包括GPS，三軸陀螺和加速度計(jì)，氣壓傳感器、溫度傳感器、地磁綜合性組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究；三是進(jìn)一步加強(qiáng)MEMS慣性測(cè)量與導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用研究，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，提升應(yīng)用的廣度和深度。
四、市場(chǎng)情況和應(yīng)用前景
（一）國防領(lǐng)域
慣性導(dǎo)航及控制系統(tǒng)最初為軍用需求而設(shè)計(jì)，主要為航空、航天、地面及海上軍事用戶提供導(dǎo)航及控制服務(wù)，是現(xiàn)代國防系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于軍用飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦艇、核潛艇及坦克等國防領(lǐng)域。
（1）航空領(lǐng)域
航空慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是應(yīng)軍用飛機(jī)的需要研制發(fā)展起來的。隨著20世紀(jì)我國自行研制的第一代機(jī)載慣導(dǎo)系統(tǒng)開始裝備軍用飛機(jī)，我國航空慣性技術(shù)的應(yīng)用和研制水平得到了大幅提升。同時(shí)，以基于動(dòng)力調(diào)諧陀螺的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)為核心，綜合衛(wèi)星、多普勒雷達(dá)及磁傳感器等導(dǎo)航設(shè)備的信息，采用余度配置和多傳感器信息融合技術(shù)的慣性基組合導(dǎo)航系統(tǒng)也形成了系列化產(chǎn)品，應(yīng)用于中低精度領(lǐng)域。
近年來，隨著國內(nèi)激光陀螺生產(chǎn)水平的不斷提高和捷聯(lián)慣性系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)已完成定型并開始形成裝備產(chǎn)品，以其準(zhǔn)備時(shí)間短、快速反應(yīng)能力強(qiáng)、導(dǎo)航精度高等優(yōu)點(diǎn)成為新機(jī)型研制和老機(jī)型改造的首選慣導(dǎo)產(chǎn)品。隨著新型載體對(duì)導(dǎo)航精度要求的不斷提高，更高精度的航空慣導(dǎo)系統(tǒng)也已開始研制，以滿足日益增長(zhǎng)的長(zhǎng)航時(shí)、高精度導(dǎo)航需求。
（2）航天領(lǐng)域
我國慣性技術(shù)發(fā)展歷程與慣性技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用情況密切相關(guān)，既得益于航天領(lǐng)域需求的牽引，同時(shí)也推進(jìn)了航天技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)有多所高校與科研院所從事航天領(lǐng)域慣性技術(shù)研究與應(yīng)用研究，研制了包括早期的氣浮陀螺平臺(tái)系統(tǒng)、動(dòng)調(diào)陀螺平臺(tái)系統(tǒng)及目前"神舟"系列飛船、新型導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭采用的慣性儀表在內(nèi)的多型慣性系統(tǒng)，為我國航天與導(dǎo)彈事業(yè)的發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)。
目前，我國的火箭運(yùn)載器用慣性系統(tǒng)正在經(jīng)歷從平臺(tái)系統(tǒng)向捷聯(lián)系統(tǒng)特別是光學(xué)陀螺捷聯(lián)系統(tǒng)過渡的過程，捷聯(lián)系統(tǒng)以其小體積、低重量、不受限制的全姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力、易于實(shí)現(xiàn)的冗余設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，將越來越廣泛地應(yīng)用于運(yùn)載火箭等具有超高可靠性要求的領(lǐng)域，為提高精度、減低成本而采用的組合導(dǎo)航技術(shù)也將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
（3）陸用領(lǐng)域
陸用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是應(yīng)現(xiàn)代地面戰(zhàn)爭(zhēng)條件下新的作戰(zhàn)方式的要求而產(chǎn)生的，這種作戰(zhàn)方式要求部隊(duì)能在廣闊的作戰(zhàn)地域內(nèi)快速準(zhǔn)確機(jī)動(dòng)，并能夠迅速投入戰(zhàn)斗；要求坦克、裝甲戰(zhàn)車等地面作戰(zhàn)平臺(tái)不僅要具有高機(jī)動(dòng)性和運(yùn)動(dòng)中射擊能力，還能夠隨時(shí)掌握自己、友軍、敵軍的位置以便協(xié)同作戰(zhàn)；要求自行火炮之類的作戰(zhàn)車輛必須具備頻繁且隨機(jī)地機(jī)動(dòng)與快速瞄準(zhǔn)射擊的能力，并能夠迅速轉(zhuǎn)移到新的射擊陣地。所有上述特征都需要地面作戰(zhàn)平臺(tái)具備地面自主導(dǎo)航能力，即在復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下、在無法依賴外部信息的條件下能夠自主實(shí)時(shí)測(cè)量自身位置的變化，準(zhǔn)確確定當(dāng)前的位置，精確保持動(dòng)態(tài)姿態(tài)基準(zhǔn)。
（4）航海領(lǐng)域
航海領(lǐng)域慣性系統(tǒng)的研制和發(fā)展源自潛艇的裝備需要，其作用是為長(zhǎng)期在水下潛航的潛艇連續(xù)提供安全航行和發(fā)射導(dǎo)彈所需的導(dǎo)航參數(shù)和艇體運(yùn)動(dòng)參數(shù)。潛艇采用慣性導(dǎo)航技術(shù)可以增強(qiáng)長(zhǎng)時(shí)間隱蔽性，也可提高導(dǎo)彈發(fā)射的命中概率。此后，隨著慣性導(dǎo)航系統(tǒng)成本的不斷降低和中等精度艦船慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)，許多載有導(dǎo)彈武器的水面艦艇也裝備了慣性系統(tǒng)。
我國艦船慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過了以基于傳統(tǒng)機(jī)電陀螺儀的平臺(tái)羅經(jīng)、平臺(tái)式慣導(dǎo)為代表的早期發(fā)展階段，近年來在高精度系統(tǒng)方面取得了較大的進(jìn)展，在追求性價(jià)比方面也進(jìn)行了有益的嘗試：液浮慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度不斷提高，靜電陀螺監(jiān)控器技術(shù)日趨完善，激光慣性導(dǎo)航系統(tǒng)逐漸成熟，光纖羅經(jīng)也已開始應(yīng)用。
國外的慣性技術(shù)屬于高度保密的軍用核心技術(shù)，禁止向我國出口和轉(zhuǎn)讓。我國在國防領(lǐng)域從事慣性技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)的企業(yè)主要為航天33所、13所、航空618所、船舶707所、兵器系統(tǒng)所等幾家軍工研究所，并且主導(dǎo)了該領(lǐng)域的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。隨著我國慣性技術(shù)的發(fā)展，慣性技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品在我國國防領(lǐng)域?qū)?/span>發(fā)揮越來越重要的作用。
隨著國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，中國國防費(fèi)保持適度合理增長(zhǎng)。2008年，中國年度國防費(fèi)為4,178.76億元，2012年增長(zhǎng)到6,702.74億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為12.5%。但與其他國家相比還處于較低的水平。2012年美國的國防預(yù)算總額達(dá)到了6,710億美元，比中國國防預(yù)算的7倍還多。隨著我國國防開支穩(wěn)步增長(zhǎng)、國防信息化建設(shè)的加強(qiáng)，慣性導(dǎo)航及控制系統(tǒng)作為國防信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，市場(chǎng)需求將穩(wěn)定快速增長(zhǎng)。我國“十二五”規(guī)劃綱要提出，未來5年，中國將全面加強(qiáng)軍隊(duì)現(xiàn)代化、正規(guī)化建設(shè)，預(yù)示中國軍隊(duì)裝備水平將會(huì)有重大提升，武器裝備現(xiàn)代化水平將實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，機(jī)械化和信息化將實(shí)現(xiàn)融合集成，并舉發(fā)展。預(yù)測(cè)2012-2015年軍費(fèi)每年平均增長(zhǎng)約700億元。慣性導(dǎo)航及控制類產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模將以年均25%左右的速度快速發(fā)展，2015年用于研發(fā)及國防裝備的慣性產(chǎn)品市場(chǎng)容量將達(dá)到293億元。
圖表1：2010-2015年我國國防市場(chǎng)慣性產(chǎn)品市場(chǎng)容量
單位：億元
（二）無人機(jī)領(lǐng)域
慣性技術(shù)在無人機(jī)上的應(yīng)用，主要是利用新型慣性器件及捷聯(lián)慣性導(dǎo)航技術(shù)為無人機(jī)提供精確的速度、位置、姿態(tài)等信息，從而實(shí)現(xiàn)其精確的導(dǎo)航定位。目前無人機(jī)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用最為成熟。同時(shí)隨著人們對(duì)無人機(jī)認(rèn)知程度的加深，其在遙感測(cè)繪、邊海防、森林防火、管道巡線、應(yīng)急救災(zāi)、警務(wù)執(zhí)法等民用領(lǐng)域呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展之勢(shì)。
在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域，無人機(jī)航拍系統(tǒng)作為傳統(tǒng)航拍攝影測(cè)量手段的有力補(bǔ)充，在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)的高分辨率圖像和視頻快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。特別是在道路阻斷、能見度差的情況下，無人機(jī)能充分發(fā)揮無人駕駛飛行、低空作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，在惡劣條件下作業(yè)，可很好地完成受災(zāi)嚴(yán)重地區(qū)的航拍任務(wù)，實(shí)現(xiàn)以無人機(jī)遙感為基礎(chǔ)、多源遙感支持下的應(yīng)急指揮、災(zāi)后評(píng)估、防減災(zāi)預(yù)案等方面的技術(shù)應(yīng)用。在火災(zāi)監(jiān)控領(lǐng)域，無人機(jī)低空檢測(cè)系統(tǒng)具有機(jī)動(dòng)快速、使用成本低、維護(hù)操作簡(jiǎn)單等技術(shù)特點(diǎn)，在對(duì)車輛和人員無法到達(dá)的地帶進(jìn)行資源環(huán)境檢測(cè)、森林火災(zāi)監(jiān)視及救援指揮等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在氣象探測(cè)領(lǐng)域，氣象衛(wèi)星和遙感無人機(jī)已成功地監(jiān)測(cè)了每年全球發(fā)生在海洋面上的所有颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴，預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)路徑的準(zhǔn)確率也在逐年提高。在城市安保領(lǐng)域，無人機(jī)可對(duì)城市重要目標(biāo)進(jìn)行偵查和識(shí)別，對(duì)人流量、車流量等管制疏導(dǎo)情況進(jìn)行評(píng)估，可盡快了解交通擁擠堵塞地點(diǎn)、事故發(fā)生地點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)情況等。在國土調(diào)查領(lǐng)域，無人機(jī)可廣泛應(yīng)用在建筑密度分布規(guī)律研究、在建工地調(diào)查、垃圾堆場(chǎng)的空間分布，污水治理和改造工程的補(bǔ)充論證，為建廠規(guī)劃或改造提供影響資料等。
隨著無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和深入，無人機(jī)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)精度的要求也越來越高。作為無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，其主要任務(wù)是確定無人機(jī)實(shí)時(shí)位置、速度和姿態(tài)等相關(guān)參數(shù)或信息。其中，以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)的組合導(dǎo)航是無人機(jī)自主精確導(dǎo)航的主要發(fā)展方向。慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有保密性強(qiáng)、不易受外界條件和人為因素的干擾、全天候等優(yōu)點(diǎn)，能彌補(bǔ)單一衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)環(huán)路帶寬窄，易受干擾，接收機(jī)數(shù)據(jù)更新率低，難以滿足實(shí)時(shí)測(cè)量與控制的要求等缺點(diǎn)，具有體積小、成本低和輸出信息連續(xù)等優(yōu)勢(shì)，能夠獲得準(zhǔn)確的姿態(tài)、航向、氣壓高度、空速和位置等信息，可實(shí)現(xiàn)高精度、高動(dòng)態(tài)性及高可靠性的自主導(dǎo)航。
根據(jù)近年來的采購情況，初步估算我國無人機(jī)市場(chǎng)的年銷售額近5億元，每年用于研發(fā)與采購的總金額不到10億元，僅占到當(dāng)年國防經(jīng)費(fèi)中裝備費(fèi)的0.5%左右，其中慣性產(chǎn)品占比25%，為1.25億元。未來3-5年，國內(nèi)無人機(jī)領(lǐng)域就將進(jìn)入批量采購和應(yīng)用的階段，市場(chǎng)規(guī)�？赏麑�(shí)現(xiàn)年均30%以上的加速增長(zhǎng)。據(jù)此測(cè)算，2015年我國無人機(jī)市場(chǎng)容量將達(dá)到19億元，其慣性產(chǎn)品需求將達(dá)到4.64億元。
圖表2：2010-2015年我國無人機(jī)市場(chǎng)慣性產(chǎn)品市場(chǎng)容量
單位：億元
（三）石油勘探領(lǐng)域
在資源勘探領(lǐng)域的鉆探開采中，需要測(cè)量井身軌跡和鉆頭的實(shí)際位置，從而保證井深達(dá)到預(yù)定位置。尤其是石油勘探行業(yè)，對(duì)斜度和方位的測(cè)量有著更高的要求。在石油資源日益枯竭的背景下，國內(nèi)外鉆井界紛紛將目光投向?yàn)┖！⒑�、稠油油藏及海洋等�?fù)雜地況的勘探和開發(fā)。大位移井、大斜度井、叢式井、水平井的日益增多需要精度更高、性能更加可靠的石油測(cè)斜儀器。慣性技術(shù)的應(yīng)用，使得這種要求得以滿足。慣性基石油測(cè)斜儀作為國際鉆井中普遍采用的先進(jìn)測(cè)量?jī)x器，能夠在175攝氏度的高溫環(huán)境下可靠測(cè)量定向參數(shù)和伽瑪值，耐溫高達(dá)200攝氏度，耐壓高達(dá)150MPa，并將深井中測(cè)試的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)地反饋到地面控制中心，通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鉆井方向的精確導(dǎo)航。
近年來，我國石油勘探領(lǐng)域里的慣性技術(shù)應(yīng)用研究發(fā)展較快，國內(nèi)慣性技術(shù)的快速發(fā)展也為其在我國石油勘探領(lǐng)域里的應(yīng)用創(chuàng)造了必要的條件。國內(nèi)多家企業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)行地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的研究。具有代表性的是由中國石油天然氣集團(tuán)公司研制的CGDS-l地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。同時(shí)，基于慣性技術(shù)的石油測(cè)斜儀已經(jīng)在我國石油勘探領(lǐng)域得到了較好的推廣和應(yīng)用。國土資源部、建設(shè)部、中石油、中石化、中海油等國家部委和行業(yè)總公司對(duì)此類產(chǎn)品有著強(qiáng)烈的需求。2006年我國石油測(cè)井儀器銷售總額為11.2億，2010年為21.9億元，2011年增長(zhǎng)到25.7億元，復(fù)合增長(zhǎng)率為18.25%。其中，2010年基于慣性技術(shù)的石油測(cè)斜儀銷售額為15.33億元，占石油測(cè)井儀器銷售總額的比例為70%。隨著石油開發(fā)向更深、更復(fù)雜和隱蔽性更強(qiáng)的油氣藏拓展，我國對(duì)慣性基石油測(cè)斜儀的需求將逐步增加，按照18%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率，2015年慣性基石油測(cè)斜儀市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到35億元。
圖表3：2010-2015年中國石油測(cè)斜儀器市場(chǎng)容量
單位：億元
（四）交通測(cè)量市場(chǎng)
（1）電子路考
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國車輛數(shù)量迅猛增加。截至2011年底，我國汽車保有量10,578.77萬輛，駕駛?cè)藛T23,562.34萬人，分別為1991年的17倍和13倍。隨著汽車數(shù)量的迅猛增加，我國道路交通事故也居高不下。道路交通事故居高不下的重要原因是駕駛員考試尚未完全電子化，人為干預(yù)因素較多，駕駛員技術(shù)水平參差不齊。智能化電子路考系統(tǒng)是一套集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、衛(wèi)星定位、慣性導(dǎo)航及數(shù)字化通信技術(shù)為一體的綜合性考試設(shè)備系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過安裝在車上的陀螺儀、慣性導(dǎo)航（INS）及GPS等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的行駛軌跡和運(yùn)行姿態(tài)，以及超、會(huì)車過程中的車輛相對(duì)位置等數(shù)據(jù)信息，通過實(shí)時(shí)采集來自場(chǎng)地項(xiàng)目設(shè)備和車載設(shè)備的傳感信號(hào)、車輛定位和姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過評(píng)判軟件實(shí)時(shí)判定考生在當(dāng)前項(xiàng)目中的駕駛行為是否正確、合理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)考試全過程的精確判分。這套系統(tǒng)即時(shí)記錄考生考試全過程，擯棄了傳統(tǒng)人工考試的隨意性，保證了考試結(jié)果的客觀公正性。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國有2,862個(gè)縣級(jí)行政區(qū)劃。如果全國的縣級(jí)車管所在駕照路考中全面推行電子智能評(píng)判取代以往的人工考試，僅縣級(jí)車管所的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到30-33億元，再加上市級(jí)的車管所及駕校的數(shù)量，市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。
（2）高鐵檢測(cè)
統(tǒng)計(jì)顯示，2010年，我國高速鐵路運(yùn)營里程已達(dá)8,538km。2011年我國高速鐵路運(yùn)營里程新增4,715公里，總里程突破1.3萬公里。預(yù)計(jì)2015年高速鐵路運(yùn)營里程將達(dá)1.6萬公里以上，年復(fù)合增長(zhǎng)率為4.82%。隨著高速鐵路運(yùn)營里程的不斷延伸，我國對(duì)高速鐵路特別是繁忙干線高速鐵路的運(yùn)營維護(hù)效率提出了更高的要求。繁忙干線高速鐵路的人工養(yǎng)護(hù)越來越不適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的需要。高質(zhì)量、高效率養(yǎng)護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為我國高速鐵路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)的必然需求�；趹T性技術(shù)的路軌檢測(cè)車可以定期對(duì)鐵路軌道進(jìn)行檢測(cè)，判斷軌道是否發(fā)生型變、損失、路基是否沉降等。根據(jù)全國整個(gè)高鐵的運(yùn)營里程進(jìn)行推算，如果按照每60公里需一套軌道檢測(cè)設(shè)備，每套設(shè)備平均市場(chǎng)價(jià)140萬元測(cè)算，那么到2015年整個(gè)高速鐵路運(yùn)輸行業(yè)對(duì)鐵路檢測(cè)設(shè)備的市場(chǎng)需求為3.7億元。同時(shí)我國的既有鐵路和地鐵、城市輕軌等領(lǐng)域都需要軌道檢測(cè)系統(tǒng)，慣性技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品在該領(lǐng)域的應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊。
（五）通信市場(chǎng)
我國是個(gè)自然災(zāi)害多發(fā)的國家，黨和政府十分重視搶險(xiǎn)救援工作。2008年以來，接連發(fā)生汶川大地震、玉樹地震、南方水災(zāi)等重大自然災(zāi)害，給國家與人民生命財(cái)產(chǎn)帶來重大損失。在搶險(xiǎn)救災(zāi)、應(yīng)對(duì)各類突發(fā)事件中，應(yīng)急通信系統(tǒng)作為應(yīng)急指揮的中樞神經(jīng)，可以及時(shí)、準(zhǔn)確地傳遞第一手信息，確保應(yīng)急指揮中心、聯(lián)動(dòng)平臺(tái)與現(xiàn)場(chǎng)之間的通信暢通，在應(yīng)急管理中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。在國家政策的大力支持下，在未來的幾十年內(nèi)，應(yīng)急通信產(chǎn)業(yè)將高速增長(zhǎng)。
其中，作為應(yīng)急通信產(chǎn)業(yè)的核心裝備動(dòng)中通主要由天線及饋源系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)、信息反饋系統(tǒng)、信息采集及處理系統(tǒng)、跟蹤控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等組成。動(dòng)中通機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，優(yōu)勢(shì)明顯，移動(dòng)起來也可以通信等特點(diǎn)，使它成為面對(duì)災(zāi)害時(shí)的通信首要選擇。2008年汶川大地震，動(dòng)中通憑借其優(yōu)異的表現(xiàn)，在災(zāi)區(qū)與外界中端通信僅六個(gè)小時(shí)之后，就恢復(fù)了通信，在整個(gè)抗震救災(zāi)過程中時(shí)刻保持信號(hào)暢通挽救了災(zāi)區(qū)無數(shù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
作為動(dòng)中通的核心部件，高性能動(dòng)中通天線系統(tǒng)通過內(nèi)置的高精度慣性傳感器，結(jié)合GPS定位模塊，實(shí)現(xiàn)高精度姿態(tài)控制，在車輛運(yùn)動(dòng)過程中根據(jù)慣性測(cè)量信息自動(dòng)控制天線的方位、仰角和極化角，確保天線的波束中心始終精確指向衛(wèi)星。系統(tǒng)在靜態(tài)、高速、高動(dòng)態(tài)下均可穩(wěn)定運(yùn)行，具有很高的機(jī)動(dòng)性和靈活性，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
目前我國的“動(dòng)中通”系統(tǒng)產(chǎn)品在軍民市場(chǎng)上正處于快速的發(fā)展階段。據(jù)行業(yè)專家分析，“十二五”期間，我國軍隊(duì)將配套1,000套車載動(dòng)中通設(shè)備，按照動(dòng)中通天線系統(tǒng)80萬/套測(cè)算，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到8億元。根據(jù)對(duì)國內(nèi)市場(chǎng)的分析調(diào)查，2010年國內(nèi)動(dòng)中通天線系統(tǒng)的市場(chǎng)需求為500套/年，2011年達(dá)到800套，按照市場(chǎng)均價(jià)60萬/套計(jì)算，市場(chǎng)規(guī)模在3-4.8億元。預(yù)計(jì)未來五年，市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)以30%左右的速度快速增長(zhǎng)，市場(chǎng)需求量將達(dá)到1,000套/年以上，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到13.71億元。
圖表4：2010-2015年“動(dòng)中通”衛(wèi)星通信系統(tǒng)產(chǎn)品市場(chǎng)容量
單位：億元
五、結(jié)束語
我國的慣性技術(shù)發(fā)展已有50余年的歷史，經(jīng)歷了從無到有、從弱到強(qiáng)、從落后到先進(jìn)的發(fā)展歷程，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，創(chuàng)造了一系列輝煌的成績(jī)。慣性技術(shù)應(yīng)用范圍將進(jìn)一步拓寬，不再僅局限于艦船、飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星以及導(dǎo)彈，而是將迅速擴(kuò)展到更多領(lǐng)域。隨著行業(yè)內(nèi)企業(yè)持續(xù)不斷的市場(chǎng)引導(dǎo)以及下游客戶的需求升級(jí)，慣性技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模將快速增長(zhǎng)，規(guī)模效應(yīng)明顯。希望有關(guān)部門與企業(yè)加大重視力度，組織制定發(fā)展規(guī)劃、加強(qiáng)協(xié)調(diào)，共同努力工作，創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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