2024年国内外光纤陀螺行业发展概述及市场应用情况分析预测-中金企信发布

报告发布方：中金企信国际咨询《全球及中国光纤陀螺市场竞争格局及未来市场趋势评估预测报告（2024版）-中金企信发布》

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1、光纤陀螺行业基本情况

（1）光纤陀螺的工作原理：光纤陀螺（FiberOpticGyro，FOG）的基本原理来自光学萨格纳克（Sagnac）效应。Sagnac效应是相对于惯性空间转动的闭环光路中传播光的一种普遍的相关效应，即在闭合光路中存在两束从光路同一点出发的、沿相反方向传播的光，两束光沿光路传播一周回到出发点时，如果闭合光路所在平面的法线方向存在相对惯性空间的角速度，则两束光之间会产生与角速度相关的相位差。光纤陀螺通过光纤环的匝数和长度来增加所围绕的总面积，进而增强Sagnac效应，从而实现载体角速度信息的精确测量。

（2）光纤陀螺的优势：光纤陀螺是一种全固态的陀螺，主要优点在于高可靠性、长寿命、快速启动、耐冲击和振动、对重力不敏感、大动态范围等，这是传统机电陀螺所无法比拟的。具体而言，与传统的机电陀螺相比，光纤陀螺不使用机械转动部件，所以灵敏度更高；与环形激光陀螺相比，不需要精密加工的光学腔、克服锁区的机械偏频机构、几千伏的高压电源等，制造工艺更为简单，使用寿命更长；与MEMS陀螺相比，在技术指标和环境适应性上具有优势。因此光纤陀螺近些年来成为国内各军用导航设备的主力传感器，占据了绝大部分的市场份额。

（3）光纤陀螺行业应用情况：光纤陀螺目前已是惯性技术研究领域的主流陀螺。早在2005年，光纤陀螺就已占据国外中近程导弹、中程导弹、卫星等武器装备领域一半以上的用量。惯性技术是提高战略武器（如弹道导弹、运载火箭、卫星等）导航、制导与控制精度的核心技术。根据中金企信预测，光纤陀螺将成为未来高精度惯性导航领域的主导器件，基于光纤陀螺的惯导系统是实现战略武器高精度信息获取的关键测量系统，因此高精度光纤陀螺及其惯导系统是未来战略武器高精度惯导系统发展的最主要方向。国外的惯性技术属于高度保密的军用核心技术，禁止向我国出口和转让。

一般而言，视应用场景性能需求，不同精度的光纤陀螺对应不同的应用范围，涵盖从战略级武器装备到商业级民用产品的各领域。中高精度的光纤陀螺主要应用在航空航天等高端武器装备领域，而低成本、低精度光纤陀螺主要应用在石油勘查、工业机器人等精度要求不高的民用领域。另外，在中高端无人机的飞行控制、高铁振动传感及铁路轨道检测、航空、陆上移动测绘、无人驾驶汽车等领域也有广泛的应用。光电集成、专用光纤等先进微电子与光电子技术的发展，加速了光纤陀螺的小型化和低成本化。

2、国内外光纤陀螺发展概况：自20世纪70年代现代光纤陀螺设想提出以来，光纤陀螺关键技术发展至今已取得重大突破，应用领域不断拓展。美国是最早进行光纤陀螺研究和应用的国家，相关单位有美国DARPA（美国国防高级研究计划局）、Draper实验室、诺格公司、Honeywell公司、KVH公司等。日本紧跟美国，处于世界前列，其主要研究机构有东京大学尖端技术室和日立、住友电工、三菱、日本航空电子工业等公司。此外，法国（萨基姆公司、iXblue公司）、德国和俄罗斯（Optolink公司）等国家光纤陀螺的研究和应用技术也较为成熟。

国外公开报道的光纤陀螺长时间零偏稳定性已优于0.00001（˚）/h，惯导系统中实际应用的也已达到0.00001（˚）/h量级。研制单位主要包括法国iXblue公司、美国Honeywell公司、美国L3Space&Navigation公司、俄罗斯Optolink公司和意大利GEMelettronicaSrl等。

国内对于光纤陀螺的研究起步相对较晚，但发展较快。在国内光纤通信和光电子器件发展基础上，目前我国光纤陀螺性能和应用均已达到国际先进水平。在高端产品方面，我国与外国顶尖产品的技术差距在不断缩小。国内从事光纤陀螺研发生产的单位主要有：北京航空航天大学、J1单位、北京理工大学、浙江大学及航天科工集团、航天科技集团、兵器工业集团等军工集团下属科研单位。