原子自旋陀螺仪原理样机研制成功

陀螺仪和我们并不遥远。大家熟知的微信“摇一摇”,实现这一功能的是一个叫陀螺仪传感器的芯片。

记者30日从科技部获悉,我国首个基于磁共振的原子自旋陀螺仪原理样机研制成功,该技术将应用于大众定位导航市场。

陀螺仪又叫角速度传感器,去年我国出货的5亿部手机所用陀螺仪传感器几乎完全依赖进口。业内人士认为,随着该技术取得突破,下游应用的市场空间巨大。

近年来,惯性导航和制航技术在航空航天以及国民经济的各个领域有着广泛的应用,陀螺仪作为这项技术的核心部件,其精度指标直接影响到导航精度。

其中,基于原子自旋效应发展起来的原子陀螺仪,以其超高的理论精度成为目前世界各国首要发展的最新一代陀螺仪。

据介绍,“十二五”863计划地球观测与导航技术领域主题项目“基于磁共振的微小型原子自旋陀螺仪关键技术”由北京自动化控制设备研究所承担,项目研究开展一年半取得突破性进展。

项目组攻克了核自旋-电子自旋耦合极化与检测等精密量子操控技术,完成了小型化磁共振气室、高效磁屏蔽等元件的精密设计与制造,并研制成功我国首个基于磁共振的原子自旋陀螺仪原理样机。样机零偏稳定性优于2°/h,成为世界上第二个掌握该技术的国家,与美国技术差距从10年缩小到7年。

科技部人士表示,原子陀螺仪的技术突破使现有应用于高端装备的无缝定位导航系统的体积、质量、功耗、成本等下降约两个数量级,将应用于大众定位导航市场,可在微小体积、低成本条件下实现米级定位精度,提供不依赖卫星的全空域、全时域无缝定位导航新能力。

项目所取得的研究成果将提高基于磁共振的微小型原子自旋陀螺仪的精度与集成度,为支撑我国量子导航领域的发展打下了坚实的技术基础。随着技术取得突破,下游应用的市场空间也将逐步放大。

首先体现在智能手机领域。我国是智能手机的生产和消费大国,几乎每部手机都会用到一到两个陀螺仪。这些陀螺仪目前几乎完全依赖进口,这也意味着未来的进口替代空间巨大。

其次,蓬勃发展的电竞行业对陀螺仪的需求旺盛。例如,在飞行游戏,体育类游戏,甚至包括一些第一视角类射击游戏中,陀螺仪完整监测游戏者手的位移,从而实现各种游戏操作效果。

最后,增强现实功能亟需陀螺仪提供硬件支持,这也是未来最有前景和应用范围的用途。增强现实技术,是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

当然,在技术和市场之间,并非坦途。