水面惯性导航与姿态航向参考系统 - 普思海洋 Wedynamic Marine - 海洋观测·海道测量·水下工程·导航定位系统解决方案

Exail Surface INS & AHRS: Quadrans / Octans 9 / Hydrins / Phins / Marins

水面惯性导航与姿态航向参考系统

Exail 水面导航：从罗经到旗舰 INS 的完整家族

Exail 以自研光纤陀螺（FOG）为核心，提供覆盖水面全场景的 AHRS/INS 家族：民用四剑客——Quadrans（罗经+MRU 一体机）、Octans 9（2025 第六代测量级罗经）、Hydrins（海道测量专用 INS）、Phins（高端旗舰 INS）。。全系 IMO/IMO-HSC 认证、ITAR-free、产品级 MTBF 150,000 小时（核心技术 50 万小时），20 年来是全球海工与海道测量行业 GNSS 拒止环境的首选导航基准。

一、产品矩阵（民用为主）

Octans 9

测量级罗经 AHRS · 2025 第六代

■ 航向 0.1° sec 纬度（GNSS 辅助 0.05°）

■ 纵横摇 0.01° · 升沉 5 cm/5%

■ 12 W · 4.6 kg · 5 分钟对准

■ IMO/IMO-HSC · 5 年质保 · 出口免许可

Phins

高端 INS · 旗舰

■ 航向 0.01° · 纵横摇 0.0025°（GNSS）

■ 纯惯性漂移 0.6 nm/h

■ 可接 GNSS/DVL/EM 计程仪/USBL/LBL/深度计

■ DP · USV · GNSS 拒止导航首选

Hydrins

海道测量专用 INS

■ 为多波束测量优化（IHO 级）

■ 航向 0.01° · 纵横摇 0.0025°（GNSS）

■ 单 GNSS 天线 · 自动断讯/多径管理

■ 配 Delph INS 后处理软件

Quadrans

罗经 + MRU 一体机 AHRS

■ 航向 0.15°（GNSS）· 纵横摇 0.02°

■ 2.8 kg 最轻量 · 机械陀螺理想替代

■ 免维护 · MTBF 150,000 小时

■ 美洲杯/旺代帆船赛多数赛队之选

二、核心优势

■ FOG 全价值链垂直整合　光纤陀螺、加速度计、电子、软件、算法全部自研自产，靠调整光纤环尺寸即可覆盖从 Quadrans 到 Phins 的全性能档。

■ 无活动部件，极致可靠　iFOG 干涉式光纤陀螺无任何转动部件，核心技术 MTBF 超 50 万小时、产品级超 15 万小时，15 年以上寿命实证，真正的“装上就忘”。

■ All-in-one 一机三用　同一台设备同时是 IMO 导航罗经、运动参考单元（MRU）与动力定位（DP）姿态基准，省设备、省电缆、省标定。

■ 极易集成　串口/以太网多路输出 + 开源协议库，兼容 DVL、EM 计程仪、GNSS、USBL、LBL、深度计等第三方传感器；全系列统一 Web 界面。

■ 超低拥有成本　免维护设计，与机械陀螺相比 5 年内即可回本；Quadrans/Octans 9 均享 5 年质保。

■ 全球无阻交付　全系列 ITAR-free，Octans 9 法国出口免许可，24/7 全球技术支持。

三、应用领域

■ 海道测量与多波束测绘（IHO 等级，Hydrins/Phins + Delph INS 后处理）

■ 动力定位（DP2/DP3 姿态航向基准）

■ 海洋工程平台稳定与升沉补偿

■ 疏浚与海上施工（Octans 9 官方推荐应用）

■ 海上风电场勘察、施工与运维

■ 油气 FPSO / 海工船（Petrobras 案例）

■ USV 无人船自主导航（DriX 搭载 Phins）

■ 赛艇与高速船（美洲杯、旺代环球；高转弯速率动态对准）

■ GNSS 拒止环境下的持续导航

四、真实案例

■ 巴西石油 FPSO 选用 Quadrans（2025）
2025 年 6 月，Exail 官宣为 Petrobras 巴西海上项目的 FPSO（浮式生产储卸油装置）提供 Quadrans AHRS，服务于南美最大规模的深海油气开发。

■ 德国极星号科考船：双 Hydrins 配置
阿尔弗雷德·魏格纳研究所（AWI）的 RV Polarstern 极地科考船装备两台 Hydrins，为全球最严苛海域的多波束测绘提供运动补偿与定位基准。

■ 美洲杯与旺代环球帆船赛
Quadrans 是绝大多数美洲杯与 Vendée Globe 参赛船队的选择——任何海况下的航向姿态基准，经受了竞赛级可靠性的实证。

■ 传奇沉船 La Cordelière 搜寻（2019）
法国布列塔尼外海搜寻 1512 年沉没的传奇战舰 La Cordelière，Exail 水面 INS 为测绘团队提供高精度定位。

■ DriX 无人船与全球租赁市场
Exail 自研 DriX 系列 USV 搭载 Phins 执行远程自主测绘；2023 年起 Exail 水面 INS 成为全球水下设备租赁公司的首选库存。

■ Octans 9 第六代新品（2025-01）
第六代测量级罗经：体积缩小 25%、功耗仅 12 W、5 分钟对准、5 年质保，发布即成为 DP 与高端平台稳定的新标杆。

五、常见疑问 FAQ

Q1：AHRS 和 INS 怎么选？
只要航向姿态（罗经/MRU 用途）选 AHRS——Quadrans（经济）或 Octans 9（测量级）；需要位置推算、GNSS 拒止续航、DP 或高精度测绘选 INS——Hydrins（海测优化）或 Phins（旗舰）。四款都具备罗经能力。

Q2：Smart Heave 是什么？
Exail 专利的延迟升沉算法：利用约 100 秒延迟换取 2 cm/2% 的升沉精度（实时升沉 5 cm/5%），是多波束条带拼接质量的关键。测绘作业建议同时记录实时与 Smart Heave 两路。

Q3：GNSS 中断了怎么办？
FOG 惯导全程无缝续算：Hydrins 实测 GNSS 中断 60 秒仅漂移 0.30 m（RTK 模式，PPK 后处理 0.05 m）；Phins 纯惯性 0.6 nm/h。隧道、桥下、峡湾、干扰环境均可连续作业。

Q4：多波束测量为什么推荐 Hydrins/Phins？
多波束对纵横摇/升沉误差极其敏感（误差随开角放大）。Hydrins 的 0.0025° 纵横摇（GNSS 辅助）+ Smart Heave + 单天线简化安装 + Delph INS 前后向平滑后处理，是 IHO 特等/1a 等测量的标准配置。

Q5：水面 INS 与 Gaps USBL 怎么组合？
母船装 Phins/Octans 提供航姿基准，舷侧吊放 Gaps USBL（内嵌惯导免校准）跟踪水下 ROV/AUV，水下端再配 Rovins/Phins Subsea——Exail 一家即可提供水面-水下全链路导航定位，欢迎咨询系统集成方案。

Q6：认证与出口？
Quadrans/Octans 9 均 IMO + IMO-HSC 认证；全系列 ITAR-free，Octans 9 享法国出口免许可。

六、延伸阅读：Exail 导航定位全家桶

Exail™ Gaps 超短基线定位系统（USBL）
USBL+惯导一体免校准，水面 INS 的最佳水下搭档 Exail™ 水下惯性导航系统
Phins Subsea / Rovins / Rovins Nano，ROV/AUV 导航 Oceano™ 声学释放器
同为 Exail 旗下：锚系回收与声学命令装备

七、资料下载

📄 Octans 9 彩页
Exail 官方 PDF · 点击下载 📄 Phins 彩页
Exail 官方 PDF · 点击下载 📄 Hydrins 彩页
Exail 官方 PDF · 点击下载 📄 Quadrans 彩页
Exail 官方 PDF · 点击下载 📄 水面导航解决方案手册
Exail 官方 PDF · 点击下载

关于普思海洋（Wedynamic Marine）

专注于海洋科技领域的综合性软硬件系统，面向海洋科学调查及水上水下工程应用，提供技术支持与系统性解决方案。Exail 水面/水下导航定位选型与集成方案欢迎垂询。

应用案例

北极 80.8°N 高纬度导航实船验证

2014 年夏，挪威极地研究所科考船 RV Lance 在斯瓦尔巴群岛以东北冰洋，以 Quadrans 光纤罗经与 Phins 惯导装于桅杆，无 GNSS 辅助下完成锚系回收作业，航向精度与低纬度相当。

来源：Ocean News & Technology / Hydro International

Fugro 大型 USV 首次商业海道测量

2023 年，Fugro 17.6 m 无人测量船 Blue Eclipse 以 Hydrins 作运动参考单元，配合双 EM2040 多波束在欧洲海域执行商业海测，续航 20 天。

来源：Marine Technology News

台湾海上风电海缆埋设调查

2023–2024 年，UTEC（Acteon 集团）装备 iXblue Octans 水面罗经，在台湾海峡风电场 7–40 m 水深完成阵列及外送海缆埋设调查，项目投运后年发电约 2.4 TWh。

来源：Marine Technology News

📧 info@wedynamics.com.cn　🌐 www.wedynamics.com.cn

相关参数

民用水面系列对比（Quadrans / Octans 9 / Hydrins / Phins）

参数	Quadrans	Octans 9	Hydrins	Phins
产品类型	AHRS（罗经+MRU）	AHRS（测量级罗经）	INS（海测专用）	INS（旗舰）
航向精度	0.15°（GNSS）/ 0.23° seclat	0.05°（GNSS）/ 0.1° seclat	0.01° RMS（GNSS）	0.01° RMS（GNSS）
纵横摇精度	0.02°（GNSS）/ 0.1°	0.01° RMS	0.0025° RMS（GNSS）	0.0025° RMS（GNSS）
升沉 / Smart Heave	10 cm / 10%	5 cm/5% · 延迟 2 cm/2%	5 cm/5% · 2 cm/2%	5 cm/5% · 2 cm/2%
纯惯性漂移	—	—	GNSS 中断 60 s 仅 0.30 m	0.6 nm/h
对准时间	< 30 min	5 min	—	—
辅助传感器接口	1 GNSS + 1 EM 计程仪	2 GNSS + 2 EM 计程仪	2 GNSS（单天线可用）	2 GNSS + 2 DVL + 2 EM + 深度 + 3 USBL + 10 LBL + CTD/SVP
功耗	—	< 12 W	20 W	—
尺寸 / 重量	160×160×113 mm / 2.8 kg	222×136×139 mm / 4.6 kg	紧凑轻量（单机一体化）	—
认证	IMO / IMO-HSC	IMO / IMO-HSC · IP66/IPX7	IMO	—
典型应用	商船/游艇导航、平台稳定	DP、疏浚、高端平台稳定、多波束	IHO 级多波束海道测量	DP、USV、GNSS 拒止、高端测绘

家族通用技术规格

通用规格	指标
核心技术	iFOG 干涉式光纤陀螺（无活动部件）+ 自研加速度计
MTBF	产品级 > 150,000 h；核心技术（FOG+加速度计）> 500,000 h
数据输出率	0.1 - 200 Hz 实测输出
接口	RS232/RS422 串口 + 以太网（Web GUI / NTP）+ PPS 脉冲
协议	NMEA0183 / ASCII / BINARY + 开源协议库
动态范围	角速率最高 750°/s（Octans 9 为 490°/s），加速度 ±15 g
环境	工作 -20°C ~ +55°C；IP66（Quadrans/Octans 9）
质保	Quadrans / Octans 9：5 年质保 + 24/7 全球技术支持
出口	全系列 ITAR-free；Octans 9 法国出口免许可
后处理	Delph INS 软件（INS+GNSS 前后向智能耦合，兼容所有 GNSS 接收机）

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