序一

　　伴隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，中國正邁步在從一個航天大國向一個航天強國發(fā)展的道路上。這個過程中，航天技術對國民經(jīng)濟發(fā)展的巨大貢獻有目共睹，它通過開拓性的先進技術手段改變了諸多產(chǎn)業(yè)部門較傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，或是通過自身對相關技術產(chǎn)業(yè)的需求，帶動了基礎科學和應用科學的進步。航天技術及其產(chǎn)業(yè)這種跨多學科、多領域的綜合性和自身技術研究的持續(xù)開拓性，決定了它蘊藏著巨大的直接或間接的經(jīng)濟效益與社會效益。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中的重要分支，陀螺尋北技術是一種不依賴外部條件就能夠測定真北方向的定向技術，在軍事、航天、礦山、鐵路、森林、建筑、海洋和測繪等部門及遠程武器發(fā)射等領域日益得到廣泛的應用。隨著科學技術、經(jīng)濟建設和國防建設的迅速發(fā)展，對陀螺定向技術的需求愈來愈多。本書正是為適應上述形勢而編寫的，它從基礎知識介紹開始，深入淺出地逐步論述了各種原理的尋北裝置和系統(tǒng)設計的理論和方法、尋北系統(tǒng)的觀測方法、應用實例等內(nèi)容。

　　本書作者是我國航天領域和相關高校較早一批從事慣性尋北技術研究的專家和學者，在該領域從事研究工作多年。他們在閱讀大量國內(nèi)外文獻的基礎上，結(jié)合自己的研究成果撰寫了這本學術專著。由于陀螺尋北技術有著廣泛的應用前景，技術的發(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)推動陀螺尋北技術在我國的研究、開發(fā)與應用，為提高我國航天技術的持續(xù)發(fā)展而共同奮斗。

　　包為民

　　中國科學院院士

　　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年法國物理學家傅科首次將高速回轉(zhuǎn)體稱作陀螺儀(gyroscope)，并預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)，陀螺尋北由此進入實用階段。第二次世界大戰(zhàn)后，制導武器的發(fā)展推動了陀螺儀的進步，液浮、氣浮、磁懸浮、動力調(diào)諧以及靜電陀螺等應運而生；20世紀40年代后，基于Sagnac效應的激光和光纖陀螺及MEMES陀螺相繼問世，陀螺尋北技術也不斷得到進步。其中，以1949年德國克勞斯塔爾礦業(yè)學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型為標志，徹底掀開了陀螺尋北技術發(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。古人依賴相對不變、公認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，陀螺尋北技術更成為航天、航空、航海、兵器、通信、運輸、能源等諸多領域的重要技術，是現(xiàn)代信息化多維戰(zhàn)爭精確對準、快速功防、機動打擊的核心技術，以及國民經(jīng)濟建設、能源礦產(chǎn)探尋、水文地質(zhì)資源測量、橋梁涵洞開鑿的關鍵技術。陀螺尋北的確是一門既古老又年輕的技術。

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

　　本書正是為適應上述形勢，較全面地介紹了陀螺尋北技術的研制意義、基本原理、相關概念和國內(nèi)外發(fā)展趨勢，介紹了與陀螺尋北技術相關的數(shù)學、力學基礎知識，介紹了捷聯(lián)和擺式原理的陀螺尋北儀的各項技術以及應用知識。希望本書能推動我國陀螺尋北技術基礎理論和應用技術的深化、突破、創(chuàng)新、提高，能成為國內(nèi)陀螺尋北技術專業(yè)領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研究設計、測試標定、試驗制造、教學測量、工程應用工作的工程技術工程師、管理工程師，以及高等院校相關專業(yè)師生、部隊官兵起到一定的指導和借鑒作用。

　　任德民

　　2012年冬月于北京