人物名片
刘宇，重庆邮电大学光电工程学院教授、重庆邮电大学传感器件与系统研究所所长、MEMES振动传感技术国际联合研发中心主任，国内把振动陀螺仪零位漂移误差做到每小时1度以内的第一人。其带领团队成员研发的振动陀螺仪，精度已跻身世界第一梯队。
在太空，空间飞行器因装有一个黑匣子，能够平稳导航、精确定位甚至完成精准的自动对接；在地面，如果发生地震等灾难导致常规通信全部中断，救援人员仍可借助移动卫星电话进行通话；在地下，一种可以跟随钻头深入地下几千米的智能装备像长了眼睛，能够帮助资源勘探者寻找到隐藏在各个角落的矿藏；在没有GPS信号的室内或隧道中，人们靠手机获得定位与导航信息……
但你知道吗？这些功能的实现，都是依靠一个小小的但至关重要的零部件——陀螺仪。
陀螺仪的核心技术在过去数十年里，被欧美企业严密封锁，一直对中国进行进口限制。
重庆邮电大学教授刘宇自主研发出了精度跻身世界第一梯队的振动陀螺仪，成功打破了欧美的技术垄断。
力排众议 “走冷门”
刘宇研究振动陀螺仪，始于2003年。
当时，在全球范围内，光学陀螺仪在陀螺仪技术领域是发展主流。国内的陀螺仪研发，也是往光学陀螺仪方向一边倒，全国为数不多的从事陀螺仪研究的科研人员中，做振动陀螺仪研究的仅有10%左右。
振动陀螺仪遭受如此“冷遇”，原因在于主流的声音认为其精度低且抗冲击、振动性能差。
刘宇却对振动陀螺仪技术情有独钟。
在深入研究了哥氏振动陀螺原理后，他发现振动陀螺仪身上有着其它陀螺仪无法比拟的优点——结构极其简单，信号读取方式灵活，可预期的微型化封装趋势、极低的成本等。
刘宇的想法很简单：光学陀螺仪技术掌握在欧美企业手中，与其跟着别人屁股后面追，不如在振动陀螺仪领域搏一把。
刘宇的想法刚露头，就遭到了同行、师兄及校友的反对。他们纷纷劝告刘宇，不要冲动而为，搞光学陀螺技术研究才是“正道”。
刘宇不听劝，走进了别人不愿意走的“冷门”。
一片质疑声中，他根据自己的理论，找到了攻克技术难关的方向——从结构设计创新、材料选用、信号处理优化、封装设计和粘结工艺等方面，提高振动陀螺仪精度及抗冲击、振动性能。
15年坚守
找材料，搞结构设计、方案设计，做封装、电路……从零起步，一切都得靠自己。
研究经费紧张，就尽量采取简单可行、节约资金的办法；没有合适的材料，就自己造；实验室空间狭小，就把自家书房腾出来放实验品和各种材料、工具。
“第一年，为了找到能够提高振动陀螺仪精度的低膨胀系数材料，我们自己做配方，然后通过熟人委托当时的重庆特钢厂加工。”刘宇回忆。没想到，团队原本只需要几百克钢材，最后却因为量太少钢厂不接单，被迫加工了几十公斤钢材。
这一下子，费用预算超出近2万元。这对于研究经费紧缺的团队而言，无疑是雪上加霜。
一咬牙，刘宇和几个团队成员自己掏腰包凑了2万元交给钢厂。
但后来，这批钢材只用了不到1斤便被搁置一边。因为经过反复试验，他们找到了更好的替代材料。
15年来，刘宇和团队成员一直在不断试错、精益求精，虽遭遇了上千次失败，但仍百折不挠、锲而不舍。
至今，在刘宇家的书房还存放着上百个振动陀螺仪实验品。
曾有企业找上门来，开出诱人的报酬请刘宇做其它领域的项目研究，但刘宇不为所动。他觉得，技术的突破，需要一种坚守，做其他研究会影响振动陀螺仪研究的连续性和进展。
从受冷遇到受重视
不忘初心，坚守梦想，终有回报。
2006年，随着研究团队在核心关键技术上的层层突破，振动陀螺仪精度低及抗冲击、振动性能差的问题得到了极大的改善。到2017年，刘宇团队已获得16项国家发明专利。
振动陀螺仪的研究从来都是国家大型研究所“份内”的事，刘宇团队的研究成果并没有引起业界的重视，偶尔有一两家企业前来咨询，最终也是不愿冒险试用。
“这样下去可怎么办？”团队中有年轻人开始着急了。
刘宇却是气定神闲，因为他看到了振动陀螺仪崭新的应用领域——微机械技术的迅猛发展，将大量应用到团队前期积累的核心关键技术。
“继续研究，不断优化振动陀螺仪精度及整体性能，总有一天我们的研究成果会被人看好。”他对团队成员说。
基于此，团队前瞻性地从事以振动陀螺仪为基础的定位导航系统应用技术研究，并取得一系列成果。譬如，世界上井径最小的智能测井装备，国内室内自主定位精度最高纪录和国内体积最小的微姿态测量系统，都出自该团队之手。
2013年，转机终于出现。当年，华为在一款手机中使用了他们的振动陀螺仪算法，并给予了好评。此事很快引起了业界对振动陀螺仪的重视。
此后，通过与多家企业合作，刘宇团队实现了研发成果的产业化，逐渐把振动陀螺仪核心技术及其相关系统应用在了航空航天、资源勘探、消防、移动终端设备和工业监控等多个领域——
中国高分卫星，其导航系统已开启了振动陀螺仪在轨运行的新时代，受邀参与其中关键技术研究的刘宇团队，是背后的“功臣”之一；
广东一核电站使用的以微机械振动陀螺仪为核心的定位系统，得益于刘宇团队给出的独特算法，解决了核电站因无法接收无线信号导致的人员定位、安全状况监测难题……
打破欧美技术垄断
与用了上百个器件、结构复杂、制作复杂的光学陀螺仪相比，刘宇团队研发的振动陀螺仪具有四大优点——
结构简单，制作简单；使用寿命可达20-30年，至少是光学陀螺仪的10倍以上；体积小，指甲壳大小的芯片可集成3个以上振动陀螺仪；应用成本低，仅相当于光学陀螺仪的十分之一。
精度方面，这种振动陀螺仪达到了仅1度/小时的漂移（即每小时漂移的误差仅为1度），且已逼近精度排在前两位的美国、法国的陀螺仪，名列世界第三。
此前，陀螺仪领域处于垄断地位的欧美国家，一直对中国进行出口限制。漂移误差低于1度/小时的陀螺仪，通常不允许卖给中国企业。
这种背景下，刘宇团队研发的振动陀螺仪，凭借高精度、低成本的优势，成功打破了欧美的技术封锁及垄断。
但刘宇在陀螺仪领域的研究并未因此停止。去年，他又在全球率先提出了光致机械振动的新陀螺仪理论，目标是替代静电陀螺仪——一种被公认为精度最高、主要在美英军方使用的超高精度陀螺仪。
目前，在国家自然科学基金的支持下，刘宇已启动了此项研究。他知道，这又将是一次漫长、艰辛的研发之旅。但无论遇到什么情况，他都不会放弃。
重庆日报记者 黄光红
本版图片由重庆日报记者 熊明 摄
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