精确打击、高效侦察作为国家战略高技术，是赢得现代信息化、网络化、智能化战争胜利的重要保障，而自主导航及位置姿态测量是实现目标精确打击、高分辨率对地侦察的核心与关键。惯性导航与测量因具有自主性强、隐蔽性好以及可连续输出全运动参数等优点，是自主定位导航、位置姿态测量最重要的手段，决定着国家的安全，已成为美、俄、英等强国竞相发展的核心关键技术。 陀螺仪作为惯性导航系统和稳定平台的核心部件，其精度水平直接决定了导航制导系统、对地侦察平台的精度，是惯性导航与稳定平台中的“卡脖子”技术。随着量子操控技术的发展，基于磁、光与原子相互作用原理的原子自旋陀螺仪已逐渐成为继机电陀螺、光学陀螺之后发展起来的一类新型陀螺，该类陀螺主要包括原子自旋陀螺仪和核磁共振陀螺仪两种，其中原子自旋陀螺仪因其具有超高精度的潜力，有望远超传统机电陀螺仪与光学陀螺仪的精度，成为下一代超高精度陀螺仪的重要发展方向，是未来远程飞行器、水下潜器、高分辨率对地观测系统等长航时高精度导航及位置姿态测量的必备关键设备，是引不进、买不来的核心技术，必须自主掌握；核磁共振陀螺仪具有MEMS陀螺的体积和成本、光学陀螺的精度，可广泛应用于智能无人系统、智能机器人、分布式对地观测系统等领域，是解决微小型定位导航授时系统价格、体积、精度矛盾的有效途径。 该方向涉及原子物理、磁、光、热、测控、结构、导航与制导等多学科领域，主要包含原子自旋陀螺仪技术、核磁共振陀螺仪技术、机载高精度POS与惯性稳定平台技术三个子方向：（1）子方向1原子自旋陀螺仪技术：主要涉及窄线宽高稳定激光光源设计与实现、激光功率及频率控制、碱金属气室制备与评估、高效磁屏蔽系统结构设计与优化、主动磁补偿线圈设计与实现、极化率及量子态等闭环操控、误差标定与补偿、微弱信号提取与处理、样机结构设计与优化、软硬件设计与实现等。（2）子方向2核磁共振陀螺仪技术：主要涉及传感器闭环谐振控制电子系统设计、无磁系统微集成与微工艺技术、芯片化原子气室高一致性制备与评估、芯片化激光光源技术、高带宽微弱信号提取与处理、微电子与光电子技术等。（3）子方向3机载高精度POS与惯性稳定平台技术：主要涉及惯性测量系统设计及误差建模补偿方法、电路设计与数字信号处理、先进导航方法与多传感器信息融合方法、平台机电一体化多目标集成优化设计方法、复杂环境（内外扰动、参数摄动）下平台动力学建模与控制模型、多源扰动下惯性稳定平台高精度高稳定控制方法等。 子方向1：原子自旋陀螺仪技术 随着量子精密测量领域新的理论与技术进展，基于量子力学的无自旋交换弛豫（SERF）原子自旋陀螺仪引起了广泛关注。SERF原子自旋陀螺仪通过光、磁与原子的相互作用实现原子的SERF态操控，其理论精度可以达到1×10-8°/h，有望突破传统陀螺仪的精度极限，引领未来高精度陀螺的发展方向。国内在SERF原子自旋陀螺仪的研究和国外同时起步，目前技术水平相当，未来有望在SERF原子自旋陀螺的技术研究上从跟跑实现并跑。开展高精度SERF原子自旋陀螺仪技术研究，将有力推动我国惯性导航技术的跨越式发展，抢占国际制高点，保障国家安全。 北航研究团队在房建成院士的带领下，着眼于新一代原子惯性导航技术的国家重大需求，2008年在国内率先开展了原子自旋陀螺仪的相关研究，于2010年5月在国内首次实现了原子自旋SERF态，2011年12月在国内首次实现了SERF原子自旋陀螺效应，2012年实现了SERF原子陀螺仪的原理验证，使得我国在原子陀螺仪领域取得了突破性的研究进展。从2013年以来，团队进入原理样机的迭代更新设计阶段，2015研制成功国内首套——第一代SERF原子自旋陀螺原理样机，获得0.5 °/h的零偏稳定性，并首次实现了SERF原子自旋陀螺仪的地球自转角速度的标定。经过四年多的持续攻关，2019年已研制成功小型化SERF原子自旋陀螺仪原理样机，漂移指标达到目前国际公开报道的最好水平；通过持续的深入探索相关理论方法与核心关键技术，SERF原子自旋陀螺性能指标有望进一步得到大幅提升，在陀螺技术领域实现变道超车，引领新一代高精度陀螺仪的发展方向，进一步提升我国新一代水下潜器、远程飞行器等长时间高精度导航能力，服务于我国长时间高精度导航和高分辨率对地观测系统等。 惯性导航系统对水下潜器、航空航天飞行器等运动载体的导航、定位起着至关重要的作用，陀螺仪是惯性导航系统的核心关键器件，其精度直接影响惯导系统的性能。SERF原子自旋陀螺理论精度可高达1×10-8°/h，被认为是新一代高精度陀螺仪的发展方向，因其具有超高精度和易于集成等优势，有望在分米级的尺度上实现超高精度的惯性测量，带来惯性导航技术的革命，成为我国超高精度陀螺仪跨代发展的重要方向之一，未来将服务于新一代水下航潜器、远程飞行器等高精度长航时导航等。 子方向2：核磁共振陀螺仪技术 2020年7月31日上午，我国北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席仪式，宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通。这一消息迅速传遍网络，使得先进导航技术引起人们的关注。北斗三号作为典型的卫星导航技术，具有精度高、误差不随时间累积的突出优势，具有广泛的应用前景，那么未来的导航技术发展趋势是什么呢？ 基于无线电测距原理的卫星导航在室外空旷场景能够实现高精度定位，但在隧道、室内等场合将无法使用，同时由于卫星导航基于“单点定位原理”，也无法给出方向、姿态等信息，从而限制了其在无人系统、工业物联网控制、行人级高精度导航等场景应用。解决这些问题的关键是采用惯性导航系统，其核心部件之一是兼具高精度和芯片化优势的核磁共振陀螺仪。以核磁共振陀螺仪为核心，加入卫星导航技术、芯片原子钟技术，形成芯片级的定位导航微系统（MPNT）终端，是未来导航系统向着高精度、芯片化、智能自适应融合发展的关键。