惯性导航行业产品分类、应用领域及国内行业发展相关政策环境分析

一、工作原理分析

惯性导航系统是利用陀螺仪和加速度计为传感元件，通过测量惯性空间的旋转角速度和线加速度，根据经典的惯性力学原理建立空间三维运动方程，实时解算载体的速度、位置、姿态等运动全部参量。

惯性导航基本工作原理：以牛顿力学定律为基础，通过测量运动载体在惯性参考系的角速度和加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，进而通过运算得到运动载体在导航坐标系中的速度、位置及姿态等信息。基于该技术的惯性导航系统可装备于运动载体（如飞机、船舶等）并用于对其实现导航定位，系统通过连续测得运载体角速度和线速度后通过积分运算可推算出其下一点的位置，因此可连续测出运动载体的当前位置。

惯性导航系统实现对运动载体的导航定位主要依赖于陀螺仪、加速度计等惯性传感器及导航解算软件。例如，可将惯性导航设备直接固定在基座上随运动载体（如飞机）一起运动，加速度计和陀螺仪直接测量运动载体坐标系的比力加速度和旋转角速率，然后由导航解算软件根据测得的角速率进行积分运算解算出姿态矩阵并提取运动载体姿态信息，最后，导航解算软件利用姿态矩阵将加速度计测得的比力加速度信息变换到导航坐标系上计算出载体的速度和位置。

惯性导航基本工作原理

资料来源：根据公开资料整理

以惯性技术来对运动体的姿态、位置、速度及轨迹等信息进行感知和测量，具有自主性强、抗干扰能力强、不依赖外界信号、安全可靠、适应全天候等特点。因此，惯性技术在发展之初首先在导航领域得到了大规模的应用，成为航空、航天、航海等领域不可或缺的重要技术。以导航领域为例，相比较于目前常用的卫星导航，惯性导航在技术原理、实现方式与基础器件等方面均有所不同，其主要差别及优缺点如下：

惯性导航与卫星导航区别

资料来源：根据公开资料整理

由以上对比可以看出，惯性导航具有自主性强、抗干扰能力强、不依赖外界信号等特点，同时可以为被测载体全面提供位置、姿态、速度等信息，输出信息丰富、全面。因此，即使在卫星导航大规模发展应用的今天，惯性导航仍然因其自主、高动态等重要特性而具有不可替代性。

二、分类

惯性导航系统是利用陀螺仪和加速度计为传感元件，通过测量惯性空间的旋转角速度和线加速度，根据经典的惯性力学原理建立空间三维运动方程，实时解算载体的速度、位置、姿态等运动全部参量。根据陀螺仪的不同，可分为机械（常用的为挠性陀螺、液浮陀螺）、光纤、激光、微机械（压电、震动等）等类型的惯性导航系统。根据惯性导航系统的力学编排实现形式又可以分为：平台式惯导系统和捷联式惯导系统。

首先，根据陀螺仪不同，惯性导航系统分类如下：

惯性导航按陀螺仪分类

资料来源：根据公开资料整理

注：

1、定位误差典型值指导航系统对载体的计算位置与载体的准确位置的统计误差，例如2海里/小时指飞机飞行1小时后，导航系统输出的位置与飞机实际所在位置的统计误差不大于2海里；

2、定向误差典型值指导航系统对载体航向的输出值与载体航向准确值的统计误差，例如0.05°指导航系统输出的航向与飞机实际航向的统计误差不大0.05°。

根据力学编排的实现形式，航空惯性导航系统可分为平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统，对比如下：

惯性导航按力学编排实现形式分类

资料来源：根据公开资料整理

两者最大的区别是平台式系统有实体三轴框架，捷联式系统没有任何框架，因此：捷联式系统的体积一般比平台式系统要小，由于活动部件少所以捷联式系统的抵抗振动和冲击能力比较强。

三、应用领域

惯性技术起源并发展于西方。20世纪初期，随着火箭技术的大规模发展，惯性技术开始蓬勃发展。德国率先以惯性技术为基础成功研制了V-Ⅱ火箭的制导系统，标志着惯性技术在导航领域的首次成功应用。其后惯性导航不断被应用于潜水艇、卫星、导弹、飞机、太空实验平台等工作环境复杂、数据要求全面的运载体之上。

随着技术的进步，惯性技术应用的领域得到了不断的扩展。利用惯性技术实现对运动体高动态、全方位的测量，并在测量结果基础上实现对运动体的有效控制，成为了惯性技术在导航应用之外的新兴应用领域。近年来大量仪器仪表和任务设备车载、船载、机载化的需求，引发工业控制、测量、消费电子、石油、交通及通信等多个行业的产品正从静基座向动基座转变，惯性测量和惯性稳控作为其核心技术已在上述行业中得到广泛应用。

惯性技术的主要应用领域

资料来源：根据公开资料整理

当前，惯性技术已经成为一国技术水平先进性的重要标志之一，其先进程度和应用水平关系到国家多个行业的信息化水平和自动化控制水平。目前惯性技术正朝着小型化、数字化、智能化、低成本、高可靠性、多领域应用的方向发展，新的应用与产品正加速涌现。随着国民经济和技术水平的进一步发展，未来惯性技术的应用领域也将持续扩展。

四、主要相关政策法规

近年来，行业主管部门出台了一系列涉及我国军工产业体系改革的政策以及军民融合相关政策，旨在推动行业又好又快发展。上述产业政策的实施，为惯性导航相关业务的发展提供了良好的政策环境和强有力的支持。如《关于加快推动陆军装备高质量高效益高速度低成本发展的倡议书》提出倡议要坚持质量至上、效益优先，坚持以高质量为前提的低成本、以低成本为导向的高质量，全力推动高质量与低成本有机统一。《关于构建新型军事训练体系的决定》提出坚持实战实训、联战联训、科技强训、依法治训，发扬优良传统，强化改革创新，加快构建新型军事训练体系。

《国家突发事件应急体系建设“十三五”规划》提出加强核化生物质监测、现场筛查和实验室分析能力建设，提高生物威胁监测预警、检测鉴定、应急处置和预防控制能力。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出做强信息技术核心产业，提升核心基础硬件供给能力，推动智能传感器、电力电子、印刷电子、半导体照明、惯性导航等领域关键技术研发和产业化，提升新型片式元件、光通信器件、专用电子材料供给保障能力。《军队建设发展“十三五”规划纲要》强调到2020年，军队要基本实现机械化，信息化建设取得重大进展，促使军队加快淘汰旧有装备，换装新兴武器装备。

惯性导航行业相关法律法规

资料来源：立鼎产业研究中心整理