刘宇：振动惯性传感技术应用的拓荒者
2020-09-09 21:19:39   来源：重庆日报   评论：0   点击：

刘宇在实验室潜心钻研

他长期在高等教育和科学研究一线工作，在科研育人及科学研究与实践中取得了显著的成果；他白手起家，从零开始，聚焦哥氏振动陀螺新原理、新技术和新应用，通过持续攻关，形成了一条从振动陀螺理论到器件、单元(微系统)和系统的完整创新链，并实现了国防、工业和民用的产品链，为国家国防建设、国家重大工程和国家应急救援特种应用贡献了智慧，极大地提升了振动惯性传感技术与应用产业的科技创新能力和国际竞争力……他就是重庆邮电大学光电工程学院教授、2020年重庆五一劳动奖章获得者刘宇。

探索惯性陀螺新技术

从业以来，刘宇从国家战略发展需求出发，选择了不被大多数人看好的振动惯性陀螺技术方向进行研究，并持之以恒坚持了17年。

在最开始对振动陀螺仪研发的那几年，面对国外对我国在惯性技术领域的封锁，刘宇从零开始，从材料和结构设计起步，潜心研究具有完全自主知识产权的振动陀螺核心技术，带出了一批经得起考验，有高度爱国情怀和科研热情的科研团队。

靠着这种锲而不舍的精神，刘宇和团队成员在遭遇了上千次失败后迎来了转机——2003年，他自主设计研制出高精度振动角速率传感器；2006年，刘宇进入惯性方位测井领域；2008年，对与振动陀螺有关的设计、工艺、封装和信号处理技术形成体系；2009年开始在国际国内的惯性技术顶级期刊发表论文；2012年出版国内第一部系统论述固态振动陀螺技术的专著。

通过多年努力，迄今，刘宇率领团队把固态振动陀螺的精度提升了两个数量级，从理论上证明了振动陀螺具有导航级精度的潜力。他以及他的团队先后承担了国家自然科学基金、国家重点研发计划、全军装备预研重点基金、国家技术创新基金等纵向项目30多项，承担横向科研项目50多项，开发并成功应用于市场的产品类型超过40种，荣获国家级和省部级科技成果奖励7项，申请国家发明专利36项，获授权27项，在《Optics EXPRESS》、《Sensors》等学术期刊发表论文130余篇，SCI/EI收录80余篇，独立撰写专著4部。

开辟导航定位新天地

刘宇团队充分利用振动陀螺微型化原理性优势，将传感、处理、通信、能源等集成在一起，形成导航定位微系统，逐渐把振动陀螺仪核心技术及其相关系统应用到了航空航天、资源勘探、消防救援、移动终端设备和工业监控等多个领域。这也让很多企业注意到了刘宇团队，并且寻求合作。

2013年，华为计划在其推出的最新手机中增加导航定位功能，并且希望将其用于室内环境定位，他们采用了刘宇团队的自主惯性定位算法，并给予了好评。刘宇团队又先后运用自己研发的惯性传感器和组合单元，在室内自主导航领域开发出系列产品。

近年来，面对我国高端惯性传感器件制造业、卫星拒止环境下的自主导航定位技术快速发展的重大需求，随着振动陀螺的核心技术已获重大突破，刘宇敏锐地预见了其大规模的替代和创新技术应用即将应运而生的技术趋势。在国际上，他首次将人员行走惯性导航精度提升到1‰，组合累积误差控制在30分钟5米，独立开发出国内首款可应用于消防单兵实战的导航定位测姿装备。“这套系统曾经亮相智博会，目前我们还在从系统实战方向进行完善。”刘宇介绍，这套消防单兵定位系统是集消防员室内自主定位、3D运动轨迹实时显示、单兵运动行为识别、快速建模、楼层内群网络通讯、心率监测等功能于一体的新型定位产品，厚度与重叠的两个烟盒差不多，重200克－300克，表面只有一个开关按钮。发生火灾时，每个消防员只需佩戴它，按下开关按钮，便可直接进入现场。

刘宇团队独创的人体运动学自主导航技术，把振动陀螺的小型化和复杂姿态算法进行了深度融合，建立了国内最完整的惯性行为运动学模型，获得重点专项资助；他们研发出的消防单兵定位装备被全国上百家应急救援单位采用，已创造产值7000万元，潜在经济价值上百亿元；其人员定位系统在全球被首次应用到核电领域，为国家智慧核电应用开辟了新的领域。