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美軍一直依賴于基于衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)(GPS)來進(jìn)行空中、陸上以及海上的導(dǎo)航。和現(xiàn)在很多手機(jī)里的GPS裝置類似，一個(gè)簡單的接收器再加上處理器就是進(jìn)行精確導(dǎo)航的全部所需條件。但是，如果GPS衛(wèi)星一旦突然因故障、敵對打擊或干擾(開車進(jìn)入隧道)等原因無法提供服務(wù)，這種情況該如何應(yīng)對？GPS衛(wèi)星失效對于駕駛員來講僅僅是不方便，但是對軍隊(duì)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)來講卻可能是致命的災(zāi)難。
DARPA研究人員在密歇根大學(xué)近期在授時(shí)慣性測量裝置(TIMU)方面的研究取得了重要進(jìn)展，TIMU包含當(dāng)GPS臨時(shí)失效時(shí)導(dǎo)航所需的所有部件。單芯片的TIMU樣機(jī)包含6坐標(biāo)軸慣性測量裝置(3個(gè)陀螺儀和3個(gè)加速度計(jì))，并集成了高精度的主時(shí)鐘，這7種裝置構(gòu)成了一套獨(dú)立的微型導(dǎo)航系統(tǒng)，尺寸比1美分的硬幣還小。該芯片集先進(jìn)的設(shè)備、材料和設(shè)計(jì)方案于一身，是DARPA定位、導(dǎo)航與授時(shí)微技術(shù)項(xiàng)目(Micro-PNT)的一部分內(nèi)容。
實(shí)現(xiàn)已知地點(diǎn)A和B之間的精確導(dǎo)航需要知道3類關(guān)鍵信息，即方向、加速度和時(shí)間。這種集成了先進(jìn)設(shè)備的新型芯片能夠同步測量上述這3類信息。這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案是通過新型制造工藝、利用高質(zhì)量材料才得以完成，全部的組件都集成在了10立方毫米的狹小空間里。TIMU共有6層用微技術(shù)加工的二氧化硅結(jié)構(gòu)層，每層厚度僅為50微米，與人類頭發(fā)的直徑相當(dāng)，每層都可實(shí)現(xiàn)不同的功能。
TIMU未來的潛在應(yīng)用廣泛，由于其體積小且功能強(qiáng)大，未來可用于人員追蹤、手持式導(dǎo)航、小口徑彈藥以及小型空中平臺等。Micro-PNT項(xiàng)目設(shè)立的目標(biāo)是為了開發(fā)獨(dú)立的芯片級慣性導(dǎo)航和精確制導(dǎo)技術(shù)。Micro-PNT近期的其它技術(shù)突破包括用于慣性傳感器的新型微加工技術(shù)和材料。(宋磊）
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