光纤陀螺仪优势显著，目前已成为惯性导航的主流应用

武器平台有望稳步增长，惯导系统作为先进武器配套将得到重点发展。“十四五”是我国武器装备建设战略窗口期，我国国防政策由“强军目标稳步前进”转变为“备战能力建设”，武器装备列装由“研制定型及小批量建设”转变为“备战能力即将放量建设”，我国武器装备采购重点方向以“未来作战装备”和“消耗性装备”为标准，为我国先进武器平台的稳步增长奠定基础。根据2019年国务院发布的《新时代的中国国防》白皮书，十三五期间，我国歼-16、歼-20、直-20、运-20等一系列重点型号武器装备进行了小批量生产，进入十四五需要通过大批量的装备列装正式形成我国军工作战能力体系，武器装备放量建设是产业趋势。惯性导航产品在我国军用飞机上已有装备，未来更高精度的惯导系统将满足新型载体高精度导航需求。

精确制导是国防信息化的重要部分，制导弹药装备放量驱动惯性导航需求增长。导弹是最具消耗性的武器，据2019年2月11日《解放军报》报道，2018年枪弹、炮弹、导弹消耗分别是2017年的2.4倍、3.9倍、2.7倍，导弹消耗量呈逐年增加趋势，并在十四五期间有望放量，重点方向包括：机载空空/空面弹、地空弹、巡航弹等，远火空间广阔。此外，在俄乌冲突中，俄军采用惯性制导的制导方式摧毁乌军防空导弹系统所使用伊斯坎德尔导弹以及X-101/102空射巡航导弹，实现战术导弹在实战中的成功应用。惯性制导凭借自主性强、隐蔽性好、机动、连续实时和不受气候条件限制的优点，在战场上需求有望持续上升。

惯性导航系统中，陀螺仪和加速度计等惯性传感器是核心部件。陀螺仪以光的Sagnac效应为理论基础，萨纳克效应是相对惯性空间转动的闭环光路中所传播光的一种普遍的相关效应，即在同一闭合光路中从同源发的两水束特征相等的光，以相反的方向进行传播，最后汇合到同一探测点。若绕垂直于闭合光路所在平面的轴线，相对惯性空间存在着转动角速度，则正、反方向传播的光束走过的光程不同，就产生光程差，其光程差与旋转的角速度成正比。只要知道了光程差及与之相应的相位差的信息，即可得到旋转角速度。

Sagnac效应原理图

资料来源：CNKI

常见的陀螺仪分为机械陀螺、激光陀螺、光纤陀螺和MEMS，光纤陀螺仪优势显著。光纤陀螺仪与机械陀螺仪相比其优点是全固态、没有旋转部件和摩擦部件、寿命长、动态范围大、瞬时启动、结构简单、尺寸小、重量轻，因此广泛用于导弹制导、飞机船舰导航、军用卫星与地形跟踪导航等控制系统。光纤陀螺与环形激光陀螺相比，检测灵敏度和分辨率提高了几个数量级。光纤陀螺与MEMS陀螺相比，光纤陀螺在技术指标和环境适应性上更具有优势，MEMS惯性器件虽体积更小，成本更低，但由于精度受限，无法达到军用要求，目前更多应用于民用领域。

不同惯导实现方式对比

资料来源：公开资料

军民品应用同时拓展，不同精度光纤陀螺仪发展潜力良好。军用方面，飞机、舰艇、潜艇以及导弹均将装备光纤陀螺用以导航和制导，卫星、宇宙飞船上也装备光纤陀螺仪用于与地形跟踪匹配和导向，在火箭发射场上用于火箭升空发射跟踪及测定等。民用方面，光纤陀螺仪用于飞机导航、石油勘察、钻井导向等。光纤陀螺仪最早由美国率先研制，并应用于军事领域；随美国之后，英、法、德、日及前苏联等国也先后开展了光纤陀螺的应用研究以装备海军和空军。自20世纪70年代至今，光纤陀螺仪关键技术不断取得突破，目前光纤陀螺仪的精度最高可达8×10-5°/h。

不同精度光纤陀螺的应用范围

资料来源：CNKI

光纤陀螺仪已确立惯性导航领域主流地位。根据惯性导航系统应用场景、环境的差异，可将惯性导航系统按其使用的陀螺仪精度水平分为战略级、战术级和消费级三类。其中，光纤陀螺由于在角速率和加速度测量方面的优越性以及在动态范围、灵敏度和可靠性方面的显著优势，目前已成为惯性导航应用主流。

不同陀螺仪对比

资料来源：CNKI