高性能微机电陀螺技术是制胜未来信息化、智能化战争的核心技术之一。目前国外在该领域对我国实施严格的技术管控,为突破国外的技术封锁,保障国家的战略安全,必须掌握其核心技术,实现高性能微机电陀螺的自主研发。本文以研制高性能微机电陀螺为目标,提出了一种新型蜂巢式微机电陀螺方案,开展了谐振结构优化、频率裂解抑制和标度因数误差抑制等关键技术研究,成功研制了高性能蜂巢式微机电陀螺样机。主要研究内容如下:1.提出了一种新型蜂巢式微机电陀螺方案,建立了蜂巢式微机电陀螺的动力学模型、关键性能模型和仿真模型。受自然界蜂巢结构优良机械性能的启发,提出了蜂巢式微机电陀螺方案,该方案具有模态完全对称、电容面积大、误差鲁棒性好等优点。基于集中参数等效法,建立了蜂巢式微机电陀螺的集中参数动力学模型、关键性能模型和仿真分析模型,并根据理论模型提出了研制高性能蜂巢式微机电陀螺需要进行的改进优化和需要实施的关键技术。2.完成了蜂巢式微机电陀螺谐振结构综合优化设计。基于有限元方法研究了陀螺结构参数与关键性能的关系,优化了谐振环壁厚、外圆直径等结构参数。基于质量刚度解耦原理,系统分析了挂载集中质量块对于陀螺的影响,设计并加工了刚度质量解耦的蜂巢式微机电陀螺。测试结果表明,经过结构优化,蜂巢式微机电陀螺的品质因数由8万提升到65万,衰减时间常数由1.5秒提升到50.4秒,实现了通过结构优化显著提高品质因数和衰减时间常数的目标。3.基于正交环路扰动法,实现了频率裂解的有效抑制。基于正交环路扰动法提取了频率裂解信息,并通过闭环控制原理实现了频率裂解的抑制。从理论分析、仿真验证、实验验证三个层面对该技术进行了研究,测试结果验证了技术的有效性,实现了提高陀螺信噪比和零偏稳定性的目标。4.基于同相环路扰动法,实现了标度因数误差的有效抑制。基于同相环路扰动法提取了标度因数误差信息,并通过闭环控制原理实现了标度因数误差的抑制。从理论分析、仿真验证、实验验证三个层面对该技术进行了研究,测试结果验证了技术的有效性,实现了降低降低标度因数温度系数,提高标度因数温度稳定性的目标。5.研制了高性能蜂巢式微机电陀螺样机,性能达到了预期目标。综合上述理论和技术,研制了高性能蜂巢式微机电陀螺样机,并对样机进行了全面性能测试,测试结果显示,该样机的室温零偏不稳定性达到0.018°/h,室温角度随机游走为0.00684°/√h,达到了预期目标。