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首款三轴量子惯性传感器,迈向无漂移导航系统的里程碑


  来源: MEMS 时间:2022-11-29 编辑:仪器仪表WXF
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高科技产业集团Exail(前身为iXblue)近日发布了第一款三轴量子惯性传感器,该传感器在iXAtom联合实验室开发(该实验室与波尔多LP2N实验室共用一支研究团队)。这款三轴量子惯性传感器能够在三个维度、任何方向上连续跟踪并测量加速度。这是利用量子优势开发无漂移惯性导航系统所迈出的重要一步。这项研究成果已发表于Science Advances期刊。


惯性导航传感器必须以高速率提供连续测量信号,并在长时间内保持精度和灵敏度。不过,即使当前的导航传感器能够提供高性能,它们也会在一定时间后出现漂移。量子传感器非常精确且具有鲁棒性,但它们在测量过程中具有固有的死时间和运行动态降低。


通过结合这两项技术,加上合作伙伴分别拥有的学术界和工业界专业知识,iXAtom团队开发了第一款混合多维量子惯性传感器。该传感器以经典传感器的速率(带宽)提供连续信号,但得益于量子测量提供的原位和实时校准,其精度提高了50倍。


混合量子惯性传感器(QuAT)的设计理念和几何结构:加速度的不同分量垂直于各自逆反射镜的表面进行测量。


为了开发这种传感器,iXAtom团队使用了在真空室内自由下落时冷却到几个百万分之一度的原子。这些原子形成惯性参考,通过原子干涉法,将其与三个参考逆反射镜(retroreflection mirror)的运动进行比较,这三个参考逆反射镜定义了用于测量的三重激光束的三个正交方向。在每个逆反射镜上,机械加速度计被刚性固定以实现混合。由于它可以自己确定测量加速度的方向,因此,这是第一个不需要根据预定义测量方向进行精确对准的量子传感器。


该架构基于最少数量的激光束,因为,紧凑性一直是未来实际应用的关键考量。这标志着利用量子技术开发惯性导航系统迈出的重要一步,能够完全克服导航系统依赖全球导航卫星系统(GNSS)等外部信号重新校准的需要。


关于Exail


Exail是领先的高科技产业集团,专门从事尖端机器人、海事、导航、航空航天和光子学技术。Exail致力于为其在恶劣环境中运营的民用和国防客户提供无与伦比的性能、可靠性和安全性。从深海到外太空,Exail为其客户提供了一系列强大的内部制造组件、产品和系统。


Exail于2022年由ECA集团和iXblue合并组建,成为专门从事高科技行业的家族企业Groupe Gorgé的子公司。


iXblue是一家全球性高科技公司,凭借先进的导航、光子学和海上自主解决方案而享誉全球。从组件到系统再到综合解决方案,iXblue的核心技术在民用和国防市场都发挥着关键作用。iXblue的产品能够满足客户在从深海到外太空等最具挑战性环境中成功执行任务的苛刻要求。

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