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基于量子陀螺仪的惯性导航测量技术

一、引言

量子陀螺仪(Quantum Gyroscope)是一种利用原子干涉或核自旋共振原理测量角速度的新型惯性测量装置,具有超高精度、无漂移、抗干扰强等优点,在航空航天、深海探测、自动驾驶等领域具有广泛应用前景。本文将介绍其核心原理与工程实践。


二、核心技术原理

冷原子干涉陀螺

利用激光冷却原子并进行Sagnac干涉测量旋转角速度。

NV色心量子陀螺

基于金刚石中氮空位中心的量子态响应实现微型化测量。

光纤环形干涉陀螺(FOG)对比

相较于传统光纤陀螺,量子陀螺具备更高稳定性和长期精度。


三、典型应用场景

卫星姿态控制系统

提供高精度姿态参考,确保轨道稳定与载荷指向。

潜艇与无人机自主导航

在GPS拒止环境下实现长时间精确定位。

地质勘探与地震预警

检测地球自转微小变化,辅助地壳运动研究。


四、未来发展方向

小型化与实用化量子陀螺系统

推动车载、机载、舰载平台部署。

量子惯性导航网络构建

多节点协同提升导航覆盖范围与容错能力。


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