中國自主研發(fā)新一代激光陀螺儀專用芯片問世

近日，國內(nèi)新一代激光陀螺驅(qū)動系列功能芯片問世，由湖南二零八先進(jìn)科技有限公司（下簡稱“二零八公司”）技術(shù)團(tuán)隊研發(fā)。相比行業(yè)內(nèi)普遍應(yīng)用的上一代激光陀螺驅(qū)動控制電路，激光陀螺驅(qū)動專用芯片降低了電路設(shè)計難度，大幅減小體積重量，實現(xiàn)了我國激光陀螺儀電路的低成本國產(chǎn)化，邁出了激光陀螺儀產(chǎn)品高集成化、國產(chǎn)化的關(guān)鍵一步。

國內(nèi)新一代激光陀螺驅(qū)動系列功能芯片

“沒落貴族”重現(xiàn)光芒——激光陀螺儀市場煥發(fā)廣闊前景

以激光陀螺儀為核心部件的導(dǎo)航系統(tǒng)是一種慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，相對于大家耳熟能詳?shù)腉PS和北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，熟知慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的人很少。實際上，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)要比衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)早半個多世紀(jì)，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以實現(xiàn)與慣性系統(tǒng)的組合導(dǎo)航，進(jìn)一步提高導(dǎo)航系統(tǒng)的精度，但卻不能完全替代慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不僅能夠提供位置信息，還能解析載體姿態(tài)信息，實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)無法實現(xiàn)的功能。此外，慣性系統(tǒng)不需要任何外部信息源，可以在深海、深空等各種場景下隨時作業(yè)，并且能夠抵抗電子干擾，在GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)失效的情況下仍可保持工作。因此，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是現(xiàn)代航空、航海、航天等領(lǐng)域的保底裝備，激光陀螺儀等慣性器件更是無可替代的重要傳感器，其技術(shù)水平也是衡量一個國家工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。

20世紀(jì)60年代，美國率先成功研制激光陀螺儀，進(jìn)而在世界范圍內(nèi)引發(fā)了一場導(dǎo)航領(lǐng)域的革命。由于具有重要戰(zhàn)略意義，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，激光陀螺儀相關(guān)產(chǎn)品與技術(shù)一直被歐美國家實施技術(shù)封鎖，我國直到1994年才在國防科技大學(xué)原光電科學(xué)與工程學(xué)院教授、中國工程院院士、“激光陀螺儀之父”高伯龍的帶領(lǐng)下，研制出第一臺激光陀螺儀，成為全球第四個可獨立研制激光陀螺儀的國家。

目前，激光陀螺儀已發(fā)展成為技術(shù)成熟、綜合性能優(yōu)越的一種陀螺儀。最新實踐表明，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)極易受到攻擊和干擾，這一現(xiàn)實更凸顯了激光陀螺儀等慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度優(yōu)勢，在長航時無人機、無人潛航器等新型使用場景中，激光陀螺儀這一類高性能器件將難以替代。

除了航空、航天、潛艇、艦船等市場的大規(guī)模需求外，在自動駕駛、工業(yè)自動化、機器人、軌道交通等民用領(lǐng)域，激光陀螺儀都將成為高精度測量和定位的重要傳感器。

新一代專用“芯”突破，助力激光陀螺儀低成本國產(chǎn)化

面對廣闊的市場前景，國內(nèi)激光陀螺儀卻由于起步較晚、與光纖陀螺儀出現(xiàn)時差短以及自身產(chǎn)能問題，加之技術(shù)門檻高、定價高以及易用性較差等原因，市場應(yīng)用一直沒能大規(guī)模展開。

“激光陀螺儀主要由控制電路和傳感器本體兩部分組成，其中，控制電路是激光陀螺儀的‘大腦’，是激光陀螺儀性能與可靠性最為復(fù)雜的一部分，也是降成本和提高易用性的主要突破點之一。”二零八公司創(chuàng)始人、首席專家盧廣鋒表示，“上一代激光陀螺驅(qū)動控制電路采用分立器件形式，不僅體積大，而且需要生產(chǎn)商購買上百類零件自行組裝，造成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)缺失、集成度低、成本高等問題?！?/p>

二零八公司研發(fā)新一代激光陀螺驅(qū)動系列功能芯片，比硬幣更小

為彌補激光陀螺儀成本高昂的“致命”缺陷，推動國產(chǎn)化器件普及，二零八公司鉆研多年，成功研制新一代激光陀螺驅(qū)動系列功能芯片。該系列芯片由5枚獨立功能芯片組成，分別實現(xiàn)激光陀螺的高壓啟輝、高壓維持、精密穩(wěn)流、抖動驅(qū)動、穩(wěn)頻及鎖區(qū)優(yōu)化功能。相比上一代激光陀螺驅(qū)動控制電路，專用系列芯片大大降低了電路設(shè)計的難度，體積減小三分之一，成本降低一半，進(jìn)一步推動了激光陀螺儀的低成本國產(chǎn)化，為進(jìn)一步拓展應(yīng)用打開了空間。此次專用芯片的研制成功，體現(xiàn)了二零八公司在這一領(lǐng)域領(lǐng)先的研發(fā)能力。

二零八團(tuán)隊：繼承科技報國情懷，開拓陀螺儀千億市場

據(jù)了解，二零八公司核心團(tuán)隊來自于國內(nèi)某高水平激光陀螺研究所，原團(tuán)隊曾在領(lǐng)域內(nèi)深耕激光陀螺40余年，是國內(nèi)為數(shù)不多通過自主研發(fā)實現(xiàn)激光陀螺批產(chǎn)的團(tuán)隊。

以激光陀螺儀為代表的高性能慣性器件技術(shù)壁壘較高，國內(nèi)專門從事這一領(lǐng)域研發(fā)的企業(yè)極少。自2019年成立以來，二零八公司與國內(nèi)先進(jìn)材料研究團(tuán)隊合作，旨在通過融合前沿基礎(chǔ)研究與工程化實踐，跨前沿學(xué)科實現(xiàn)新一代激光陀螺儀、半球諧振陀螺儀及高精度加速度計的技術(shù)研發(fā)、工程化和批量生產(chǎn)工藝研究，打造國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)的慣性器件研發(fā)生產(chǎn)與技術(shù)應(yīng)用平臺。2020年，公司曾成功研制2.5米邊長的大型激光陀螺儀原型機，在我國大型激光陀螺建造領(lǐng)域開展了奠基性工作。

低成本、高精度、小體積是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，二零八公司在大力研發(fā)低成本驅(qū)動芯片的同時，也在加大投入研發(fā)下一代低成本高精度陀螺儀，在繼承和發(fā)揚老一輩科學(xué)家艱苦奮斗、創(chuàng)新報國精神的基礎(chǔ)上，推動激光陀螺儀等慣性器件在各型無人系統(tǒng)等領(lǐng)域的市場化進(jìn)程，引領(lǐng)行業(yè)打開千億級藍(lán)海市場。