黑龙江惯性导航系统使用方法

一个接近真实MEMS陀螺仪的结构如下图所示。外侧的蓝色与黄色部分别为驱动电极，它们通过施加交变电压来驱动内部的红色质量块及红色测量电极沿着特定方向做往返运动。红色质量块通过具有弹簧性质的绿色长条结构与基底相连，而红色的短栅与内侧蓝色的短栅则构成了电容的极板。当基底发生旋转时，质量块在科里奥利力的作用下会产生垂直方向的运动。这种运动的幅值与施加的角速度成正比。通过测量质量块上的红色电极与固定在底座上的蓝色电极之间的电容变化，我们就可以得到角速度的大小。陀螺仪在某些领域的应用具有重要意义，如导弹制导、潜艇导航等。黑龙江惯性导航系统使用方法

光纤陀螺仪的原理是利用光程的变化检测出两条光路的相位差，就可以测出光路旋转角速度，主要用于航空，航海，航天和国家防护工业和农业领域。微机电陀螺仪MEMS一般会用在手机等电子产品上，通常有两个方向的可移动电容板，径向的电容板加震荡电压迫使物体做径向运动，横向的电容板测量由于横向运动带来的电容变化，所以由电容的变化可以计算出角速度。所以，陀螺仪不光是用在手机里那么简单，大到航海，航空和航天，导弹、卫星运载器，国家防护等领域，并且地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探都离不开它。在生活中汽车导行，手机，环境监控等领域都需要陀螺仪的参与。黑龙江惯性导航系统使用方法陀螺仪利用陀螺效应，即旋转物体的角动量会保持不变，来测量物体的旋转。

惯性导航原理，惯性导航利用陀螺仪和加速度计测量载体在惯性参考系下的角速度和加速度，并对时间进行积分、运算得到速度和相对位置，且把它变换到导航坐标系中，这样结合较初的位置信息，就可以得到载体现在所处的位置。陀螺仪是一种稳定平衡装置，在航空，航海，手机，汽车等产业上有普遍应用，可以让装备陀螺仪的设备在运动过程中保持平衡稳定，并提供准确的方位，水平，加速度，速度等信息。水平陀螺仪指示水平方向，给飞行器的航向角修正提供信息。陀螺罗经是一种依靠陀螺仪指示真北的装置。它利用地球自转角速度和重力力矩的综合作用，能够使自转轴自动寻找真北，而不需要依靠地磁场。现在也有了长足的进步和发展。由此可见，陀螺仪器的应用范围是相当普遍的，它在现代化的国家防护建设和国民经济建设中均占重要的地位。

陀螺仪的基本构成（以机械式陀螺仪为例）：（1）转子：常使用电机（比如同步电机、磁滞电机、三相交流电机等）驱动陀螺转子绕其自转轴高速旋转，并使其转速近似保持为常值；（2）自转轴；（3）万向坐标系（内、外环）：使陀螺自转轴获得所需角转动自由度；（4）力矩马达、信号传感器等。使用陀螺仪/利用陀螺仪原理的产品/设备，惯性导航仪、体感设备（Joycon/wii等）、智能手机、穿戴设备（智能手表/手环）、飞行器/无人机、电子摄影设备、稳定器、AR/VR、机器人、游戏控制器/游戏手柄、自行车（轮子转的越快越不容易倒）。陀螺仪在科研领域也用于地质勘探、结构物监测和机器人技术的发展，扩展了其应用边界和功能。

三轴陀螺仪主要用来测量无人机在飞行过程中俯仰角、横滚角和偏航角的角速度，并根据角速度积分计算角度的改变。而一般采用双轴倾角传感器，与三轴陀螺仪构成全姿态增稳控制回路。陀螺仪测量得到的角速度信息用作增稳反馈控制，使飞机操纵起来变的更“迟钝”一些，从而利用倾角传感器测得飞机横滚角和俯仰角。然后将陀螺仪测得的角速率信息和倾角传感器测得的姿态角进行捷联运算，得到融合后的姿态信息。这种较为复杂的捷联算法，能够使姿态精度得到很大提高。陀螺仪可以用于船舶和航空器的姿态稳定控制，提高航行的安全性和稳定性。黑龙江惯性导航系统使用方法

陀螺仪的测量数据具有实时性和连续性，为动态环境下的控制提供可靠依据。黑龙江惯性导航系统使用方法

陀螺仪的基本特性：定轴性、进动性.（1）定轴性,当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。（2）进动性,当转子高速旋转时，若外力矩作用于外环轴，陀螺仪将绕内环轴转动；若外力矩作用于内环轴，陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性，叫做陀螺仪的进动性。黑龙江惯性导航系统使用方法