湖北惯性导航系统

陀螺仪作为惯性技术体系的重要一环，是惯性导航系统中的主要传感器，其技术的更迭前进与惯性技术的发展需求密不可分。转子陀螺仪拉开了陀螺仪工程化应用的序幕；光学陀螺仪具有里程碑的意义，在捷联式惯性导航系统中的成功应用，大幅改善了陀螺仪精度与稳定性、体积之间的矛盾；振动陀螺仪和原子陀螺仪等新型陀螺仪，在现阶段展示出了巨大潜力，正处于高速发展状态。陀螺仪技术对国家综合定位、导航、授时体系的建设有着重要意义，未来将不断向着高精度、高可靠性和小型化、低成本两大方向迈进，对陀螺仪技术的持续探索研究，仍将是国内外广大科技工作者密切关注的焦点。陀螺仪分为机械式、激光式和光纤式三大类，各自具有独特的优势和局限性。湖北惯性导航系统

由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。同时，激光陀螺仪也有突破，它通过光程差来测量旋转角速度，优点和光纤陀螺仪差不多，但成本高一些。而我们现在智能手机上采用的陀螺仪是MEMS（微机电）陀螺仪，它精度并不如前面说到的光纤和激光陀螺仪，需要参考其他传感器的数据才能实现功能，但其体积小、功耗低、易于数字化和智能化，特别是成本低，易于批量生产，非常适合手机、汽车牵引控制系统、医疗器材这些需要大规模生产的设备。船用惯导制造商陀螺仪的主要作用是测量和维持物体的角速度和姿态，为导航、制导等领域提供支持。

如果大家不理解，举个例子，前面有一个大楼，用手机摄像头对准它，马上就可以在屏幕上得到这座大楼的相关参数，比如楼的高度，宽度，海拔，如果连接到数据库，甚至可以得到这座大厦的物主、建设时间、现在的用途、可容纳的人数等。陀螺仪较新技术简介和发展趋势，目前，陀螺仪技术正在由传统的机械转子陀螺向以光学陀螺仪为表示的新型陀螺仪转变，下面再简要介绍几种处在技术领域前沿的新型陀螺仪技术，希望能够帮助读者开阔视野，了解到国外陀螺仪技术的较新发展。

因为在倒飞状态下，陀螺仪会自动锁定倒飞的姿态，升降舵操纵杆回中不动，陀螺仪都会自动将飞机一直保持直线倒飞状态，而不用担心手指推舵的舵量是否准确。那么你就可以放心的在跑道远端操控飞机进入较低空倒飞通场状态，然后可以不用怎么操控，飞机也能一直保持较低空倒飞通场了。陀螺仪在车载导航设备中的应用，车载导航是通过接受GPS卫星信号定位成功后，确定目标再根据导航软件自带数据库规划路线，然后进行导航。因为GPS需要车载导航系统在同步卫星的直接视线之内才能工作，所以隧道、桥梁、或是高层建筑物都会挡住这直接视线，使得导航系统无法工作。陀螺仪的工作原理基于角动量守恒定律，通过测量旋转部件的惯性变化来计算物体的角度和方向。

下面，我们以单自由度陀螺仪为例，来解析角速度测量的原理。单自由度陀螺仪的简化模型如下图所示，其中x、y、z分别表示陀螺仪的三个轴。假设基座被固定在汽车上，y轴即为汽车的前进方向。当汽车绕y轴或z轴旋转时，内环起到了隔离运动的作用，陀螺转轴并不会随汽车转动而转动。但当汽车绕x轴转动时，内环上会产生一对力F，形成沿x轴方向的力矩mx。由于陀螺仪在x轴方向没有转动自由度，力矩mx将使陀螺主轴绕内环y轴进动。因此，通过测量y轴的角速度，我们可以间接测量到汽车在x轴的角速度。具体的建模和求解过程需要基于动量矩定理，这里不再详细展开。陀螺仪可以用于火箭和导弹的制导系统，提供准确的导航和定位功能。船用惯导制造商

陀螺仪可以用于无人机的姿态控制和导航，提供准确的飞行数据。湖北惯性导航系统

我们以一个单轴偏航陀螺仪为例，探讨较简单的工作原理（图1）。两个正在运动的质点向相反方向做连续运动，如蓝色箭头所示。只要从外部施加一个角速率，就会产生一个与质点运动方向垂直的科里奥利力，如图中黄色箭头所示。产生的科里奥利力使感应质点发生位移，位移大小与所施加的角速率大小成正比。因为传感器感应部分的运动电极（转子）位于固定电极（定子）的侧边，上面的位移将会在定子和转子之间引起电容变化，因此，在陀螺仪输入部分施加的角速率被转化成一个专门使用电路可以检测的电参数。湖北惯性导航系统