序一

　　伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，中國正邁步在從一個航天大國向一個航天強(qiáng)國發(fā)展的道路上。這個過程中，航天技術(shù)對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大貢獻(xiàn)有目共睹，它通過開拓性的先進(jìn)技術(shù)手段改變了諸多產(chǎn)業(yè)部門較傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，或是通過自身對相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的需求，帶動了基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)的進(jìn)步。航天技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)這種跨多學(xué)科、多領(lǐng)域的綜合性和自身技術(shù)研究的持續(xù)開拓性，決定了它蘊(yùn)藏著巨大的直接或間接的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。它將不斷地拓展人類生存的活動空間，推動各種資源的開發(fā)利用。

　　方位地理信息的獲取是航天慣性技術(shù)中的重要分支，陀螺尋北技術(shù)是一種不依賴外部條件就能夠測定真北方向的定向技術(shù)，在軍事、航天、礦山、鐵路、森林、建筑、海洋和測繪等部門及遠(yuǎn)程武器發(fā)射等領(lǐng)域日益得到廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)的迅速發(fā)展，對陀螺定向技術(shù)的需求愈來愈多。本書正是為適應(yīng)上述形勢而編寫的，它從基礎(chǔ)知識介紹開始，深入淺出地逐步論述了各種原理的尋北裝置和系統(tǒng)設(shè)計的理論和方法、尋北系統(tǒng)的觀測方法、應(yīng)用實例等內(nèi)容。

　　本書作者是我國航天領(lǐng)域和相關(guān)高校較早一批從事慣性尋北技術(shù)研究的專家和學(xué)者，在該領(lǐng)域從事研究工作多年。他們在閱讀大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的研究成果撰寫了這本學(xué)術(shù)專著。由于陀螺尋北技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景，技術(shù)的發(fā)展還處在不斷深入的階段，因此還需要廣大讀者在閱讀的過程中不吝批評指正，繼續(xù)推動陀螺尋北技術(shù)在我國的研究、開發(fā)與應(yīng)用，為提高我國航天技術(shù)的持續(xù)發(fā)展而共同奮斗。

　　包為民

　　中國科學(xué)院院士

　　序二

　　“夫乘舟而惑者，不知東西，見斗極則悟矣”，尋北活動早已成為人類生活的重要組成部分。1852年法國物理學(xué)家傅科首次將高速回轉(zhuǎn)體稱作陀螺儀(gyroscope)，并預(yù)言其可用于指示地球子午線；德國的安修茨和美國的斯佩里分別于1906年和1911年研制了艦船陀螺羅經(jīng)，陀螺尋北由此進(jìn)入實用階段。第二次世界大戰(zhàn)后，制導(dǎo)武器的發(fā)展推動了陀螺儀的進(jìn)步，液浮、氣浮、磁懸浮、動力調(diào)諧以及靜電陀螺等應(yīng)運(yùn)而生；20世紀(jì)40年代后，基于Sagnac效應(yīng)的激光和光纖陀螺及MEMES陀螺相繼問世，陀螺尋北技術(shù)也不斷得到進(jìn)步。其中，以1949年德國克勞斯塔爾礦業(yè)學(xué)院研制的第一臺電磁定中液浮單轉(zhuǎn)子陀螺房尋北系統(tǒng)MW1型為標(biāo)志，徹底掀開了陀螺尋北技術(shù)發(fā)展的歷史篇章。

　　人類生存實踐，經(jīng)歷了從點到面、從簡單一維到今天海陸空天全方位的跨越。載體速度，從每小時十余千米，到每小時上百千米，到如今聲速、超聲速、第一/二/三宇宙速度，乃至希望飛越銀河系的第四/五宇宙速度；人類生存安居，從地下洞穴、窩棚、地面民居院落的向陽散居到高樓村鎮(zhèn)；人類探索活動，也從地表海面到地下涵洞海下深潛、上萬米距離的挖掘?qū)�接，從短距離航行到長時間伏潛。這些不斷演變的生產(chǎn)、生活實踐，無不需要尋北技術(shù)。古人依賴相對不變、公認(rèn)的明顯而易于識別的天體、物、像，作為活動參照物。而現(xiàn)代，尋北已成為人類生存生活的重要組成部分，陀螺尋北技術(shù)更成為航天、航空、航海、兵器、通信、運(yùn)輸、能源等諸多領(lǐng)域的重要技術(shù)，是現(xiàn)代信息化多維戰(zhàn)爭精確對準(zhǔn)、快速功防、機(jī)動打擊的核心技術(shù)，以及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、能源礦產(chǎn)探尋、水文地質(zhì)資源測量、橋梁涵洞開鑿的關(guān)鍵技術(shù)。陀螺尋北的確是一門既古老又年輕的技術(shù)。

　　從專業(yè)屬性講，陀螺尋北技術(shù)又是一門光、機(jī)、電結(jié)合技術(shù)，涵蓋數(shù)學(xué)、物理、試驗、工程應(yīng)用等多學(xué)科理論和制造、測試，與一般基礎(chǔ)科學(xué)有著較大差別，但有關(guān)這方面的專著一直匱乏。

　　本書正是為適應(yīng)上述形勢，較全面地介紹了陀螺尋北技術(shù)的研制意義、基本原理、相關(guān)概念和國內(nèi)外發(fā)展趨勢，介紹了與陀螺尋北技術(shù)相關(guān)的數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)知識，介紹了捷聯(lián)和擺式原理的陀螺尋北儀的各項技術(shù)以及應(yīng)用知識。希望本書能推動我國陀螺尋北技術(shù)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的深化、突破、創(chuàng)新、提高，能成為國內(nèi)陀螺尋北技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域最有工程實用價值的專業(yè)工具書，對從事陀螺尋北技術(shù)研究設(shè)計、測試標(biāo)定、試驗制造、教學(xué)測量、工程應(yīng)用工作的工程技術(shù)工程師、管理工程師，以及高等院校相關(guān)專業(yè)師生、部隊官兵起到一定的指導(dǎo)和借鑒作用。

　　任德民

　　2012年冬月于北京