王巍院士团队：导航、制导与控制（GNC）微系统技术
王巍院士团队：导航、制导与控制（GNC）微系统技术
导航、制导与控制（GNC）微系统技术是当前航空航天领域最具颠覆性的技术之一，它融合了微电子、微机电和光电子等多种技术，通过系统级微尺度集成，实现了信息感知、处理、通信和执行等功能的高度集成。本文将为您详细介绍GNC微系统的基本概念、关键技术、应用场景以及未来发展趋势。
微系统技术概述
微系统技术以微纳尺度理论为基础，以微纳制造工艺为支撑，融合微电子、微机电和光电子等技术，通过系统构架和软件算法，将微传感器、微控制器、微执行器、微通信、微能源及接口电路等进行有机融合，形成软硬件一体化的多功能集成系统。美国国防部高级研究计划局（DARPA）认为微系统是“赋予未来能力”的核心使能技术之一。
微系统典型示意图
GNC微系统技术特点
GNC微系统基于开放式体系架构，将微小型飞行器导航/惯性导航/通信/处理等多源感知、异构多核处理器、数据链通信、电源转换与管理等多功能部组件进行系统级微尺度集成。它借鉴片上系统（SoC）内嵌的IP核设计思想，利用先进工艺集成共性模块，形成模块化、标准化的“微功能核”公共库，并支持即插即用扩展。
GNC微系统软件架构基本原理框图
GNC微系统发展趋势
随着高精度单片六轴惯性测量单元（IMU）及先进封装集成工艺技术的发展，元器件技术向上延伸和整机系统下沉渗透，导航微系统将由三维板式集成向平面化芯片式集成方向发展。通过TSV/PoP/SiP等三维集成工艺，导航微系统实现了多源传感器件、微处理器、存储器、射频芯片等不同形式的芯片、器件和组件的立体集成。
导航微系统发展趋势示意图
GNC微系统技术挑战与机遇
GNC微系统是信息技术面向未来的关键方向之一，也是占领21世纪科技制高点的颠覆性技术之一，具有重要战略意义和广阔发展前景。但同时也要看到，学科深度交叉融合的特点，决定了GNC微系统所形成的技术门槛、设备门槛均较高，而产业环节多，细分技术谱系较广，导致GNC微系统的投资回报周期相对较长。为解决上述难题，只有贯通技术、机构、管理之间的条块分割，整合重组多种创新要素，推动机制创新、模式创新和管理创新，加强既懂科学又懂工程的复合型人才培养，才能更加从容地应对上述挑战。只有抓住机遇，积极制定相关战略，汇聚多种创新资源优势，建设GNC微系统“科研产业一体化”的生态环境，大力推动GNC微系统技术的研究和应用，才能有效促进我国微系统行业的繁荣发展，抢占未来世界科技制高点。
本文摘编自《导航、制导与控制（GNC）微系统技术》（王巍等编著. 北京 : 科学出版社, 2025. 2）一书“前言”“第9章 GNC微系统技术发展趋势”，有删减修改，标题为编者所加。
本文原文来自腾讯网