劉宇：振動慣性傳感技術(shù)應(yīng)用的拓荒者

他長期在高等教育和科學研究一線工作，在科研育人及科學研究與實踐中取得了顯著的成果；他白手起家，從零開始，聚焦哥氏振動陀螺新原理、新技術(shù)和新應(yīng)用，通過持續(xù)攻關(guān)，形成了一條從振動陀螺理論到器件、單元(微系統(tǒng))和系統(tǒng)的完整創(chuàng)新鏈，并實現(xiàn)了國防、工業(yè)和民用的產(chǎn)品鏈，為國家國防建設(shè)、國家重大工程和國家應(yīng)急救援特種應(yīng)用貢獻了智慧，極大地提升了振動慣性傳感技術(shù)與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新能力和國際競爭力……他就是重慶郵電大學光電工程學院教授、2020年重慶五一勞動獎?wù)芦@得者劉宇。

探索慣性陀螺新技術(shù)

從業(yè)以來，劉宇從國家戰(zhàn)略發(fā)展需求出發(fā)，選擇了不被大多數(shù)人看好的振動慣性陀螺技術(shù)方向進行研究，并持之以恒堅持了17年。

在最開始對振動陀螺儀研發(fā)的那幾年，面對國外對我國在慣性技術(shù)領(lǐng)域的封鎖，劉宇從零開始，從材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計起步，潛心研究具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的振動陀螺核心技術(shù)，帶出了一批經(jīng)得起考驗，有高度愛國情懷和科研熱情的科研團隊。

靠著這種鍥而不舍的精神，劉宇和團隊成員在遭遇了上千次失敗后迎來了轉(zhuǎn)機——2003年，他自主設(shè)計研制出高精度振動角速率傳感器；2006年，劉宇進入慣性方位測井領(lǐng)域；2008年，對與振動陀螺有關(guān)的設(shè)計、工藝、封裝和信號處理技術(shù)形成體系；2009年開始在國際國內(nèi)的慣性技術(shù)頂級期刊發(fā)表論文；2012年出版國內(nèi)第一部系統(tǒng)論述固態(tài)振動陀螺技術(shù)的專著。

通過多年努力，迄今，劉宇率領(lǐng)團隊把固態(tài)振動陀螺的精度提升了兩個數(shù)量級，從理論上證明了振動陀螺具有導航級精度的潛力。他以及他的團隊先后承擔了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、全軍裝備預(yù)研重點基金、國家技術(shù)創(chuàng)新基金等縱向項目30多項，承擔橫向科研項目50多項，開發(fā)并成功應(yīng)用于市場的產(chǎn)品類型超過40種，榮獲國家級和省部級科技成果獎勵7項，申請國家發(fā)明專利36項，獲授權(quán)27項，在《Optics EXPRESS》、《Sensors》等學術(shù)期刊發(fā)表論文130余篇，SCI/EI收錄80余篇，獨立撰寫專著4部。

劉宇在實驗室潛心鉆研

開辟導航定位新天地

劉宇團隊充分利用振動陀螺微型化原理性優(yōu)勢，將傳感、處理、通信、能源等集成在一起，形成導航定位微系統(tǒng)，逐漸把振動陀螺儀核心技術(shù)及其相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用到了航空航天、資源勘探、消防救援、移動終端設(shè)備和工業(yè)監(jiān)控等多個領(lǐng)域。這也讓很多企業(yè)注意到了劉宇團隊，并且尋求合作。

2013年，華為計劃在其推出的最新手機中增加導航定位功能，并且希望將其用于室內(nèi)環(huán)境定位，他們采用了劉宇團隊的自主慣性定位算法，并給予了好評。劉宇團隊又先后運用自己研發(fā)的慣性傳感器和組合單元，在室內(nèi)自主導航領(lǐng)域開發(fā)出系列產(chǎn)品。

近年來，面對我國高端慣性傳感器件制造業(yè)、衛(wèi)星拒止環(huán)境下的自主導航定位技術(shù)快速發(fā)展的重大需求，隨著振動陀螺的核心技術(shù)已獲重大突破，劉宇敏銳地預(yù)見了其大規(guī)模的替代和創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用即將應(yīng)運而生的技術(shù)趨勢。在國際上，他首次將人員行走慣性導航精度提升到1‰，組合累積誤差控制在30分鐘5米，獨立開發(fā)出國內(nèi)首款可應(yīng)用于消防單兵實戰(zhàn)的導航定位測姿裝備?！斑@套系統(tǒng)曾經(jīng)亮相智博會，目前我們還在從系統(tǒng)實戰(zhàn)方向進行完善。”劉宇介紹，這套消防單兵定位系統(tǒng)是集消防員室內(nèi)自主定位、3D運動軌跡實時顯示、單兵運動行為識別、快速建模、樓層內(nèi)群網(wǎng)絡(luò)通訊、心率監(jiān)測等功能于一體的新型定位產(chǎn)品，厚度與重疊的兩個煙盒差不多，重200克－300克，表面只有一個開關(guān)按鈕。發(fā)生火災(zāi)時，每個消防員只需佩戴它，按下開關(guān)按鈕，便可直接進入現(xiàn)場。

劉宇團隊獨創(chuàng)的人體運動學自主導航技術(shù)，把振動陀螺的小型化和復雜姿態(tài)算法進行了深度融合，建立了國內(nèi)最完整的慣性行為運動學模型，獲得重點專項資助；他們研發(fā)出的消防單兵定位裝備被全國上百家應(yīng)急救援單位采用，已創(chuàng)造產(chǎn)值7000萬元，潛在經(jīng)濟價值上百億元；其人員定位系統(tǒng)在全球被首次應(yīng)用到核電領(lǐng)域，為國家智慧核電應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域。