陕西高精度惯导

普遍使用的MEMS陀螺（微机械）可应用于航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学、环境监控等领域。并且MEMS陀螺相比传统的陀螺有明显的优势：1.体积小、重量轻。适合于对安装空间和重量要求苛刻的场合，例如弹载测量等。2.低成本。3.高可靠性。内部无转动部件，全固态装置，抗大过载冲击，工作寿命长。4.低功耗。5.大量程。适于高转速大g值的场合。6.易于数字化、智能化。可数字输出，温度补偿，零位校正等。从力学的观点近似的分析陀螺的运动时，可以把它看成是一个刚体，刚体上有一个万向支点，而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动。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。陕西高精度惯导

主要工作原理：角动量守恒定律，角动量守恒定律是指系统所受合外力矩为零时系统的角动量保持不变。角动量的定义：物体矢径和其动量的叉积：（1）矢量的计算：叉积和点积，假设a、b为两个矢量，之间的夹角为θ，则点积：a · b = abcosθ（标量），叉积：a x b = absinθ（矢量，方向由右手螺旋定则决定，四指由a弯向b，大拇指方向即为叉积方向）。（2）角动量计算：物体矢径和动量的叉积，r为矢径，数值为物体到旋转中心的距离，方向为旋转中心指向物体的方向矢量；p为动量，数值为物体质量与线速度的乘积p=mv，方向为线速度v的方向；以该图的方向为例，依据角动量公式，可以得到角动量L的方向为竖直向上。（3）陀螺的角动量守恒，假设一个陀螺不受空气阻力（合外力力矩=0），陀螺与地面的接触面无限小（矢径=0），则角动量的合力矩为0，即角动量守恒。陕西高精度惯导机械式陀螺仪通过旋转部件的惯性来感知角度变化，凭借其稳定性和简单性被普遍应用于航空航天领域。

在接下来的内容中，我们将更多地了解陀螺仪在国民生活应用中的表现。我们大致了解陀螺仪的来历，原理和种类，那么，它与我们的日常生活有怎样的关系呢？陀螺仪器较早是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它在航空和航天事业中也得到普遍的应用。陀螺仪器不只可以作为指示仪表，而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件，即可作为信号传感器。根据需要，陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号，以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行，而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中，则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。

集成光学陀螺仪，随着集成光路的发展，可在单块芯片上实现非常复杂的功能，可以将几毫米直径的集成环形腔激光器、光电检测电路都集成在同一芯片上，作为集成光学陀螺仪的敏感元件，这样可以较大程度上减小现有光学陀螺仪的质量和尺寸，降低成本和功耗，更好地控制热效应，增加可靠性，因此利用集成光学技术制造的光学陀螺仪具有良好的发展前景。目前，围绕着集成环形腔激光器已经展开了普遍的研究，但是关键技术还有待突破。此外，包括核磁谐振和超流体等的顶端技术也已经得到了验证，未来也将在新型陀螺仪上得到应用。将一个陀螺放置在桌面上，它会向一个方向倾倒，但如果将其旋转起来，它便能够稳稳地立在桌子上，只要旋转不止，它就不会倾倒。陀螺仪具有高精度和快速响应的特点，可以提供准确的角速度和角位移测量。

陀螺仪到底有什么用呢？头一大用途，导航。陀螺仪自被发明开始，就用于导航，先是德国人将其应用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手机的导航能力将达到前所未有的水准。实际上，目前很多专业手持式GPS上也装了陀螺仪。第二大用途，可以和手机上的摄像头配合使用，比如防抖，这会让手机的拍照摄像能力得到很大的提升。第三大用途，各类游戏的传感器 ，比如飞行游戏，体育类游戏，甚至包括一些头一视角类射击游戏，陀螺仪完整监测游戏者手的位移，从而实现各种游戏操作效果。第四大用途，可以用作输入设备，陀螺仪相当于一个立体的鼠标，这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似，甚至可以认为是一种类型。与其他传感器（如加速度计）相结合，陀螺仪能实现更为精确的姿态解算。陕西高精度惯导

陀螺仪根据工作原理和应用领域可以分为机械式和激光陀螺仪两类。陕西高精度惯导

陀螺稳定平台，以陀螺仪为主要元件，使被稳定对象相对惯性空间的给定姿态保持稳定的装置。稳定平台通常利用由外环和内环构成制平台框架轴上的力矩器以产生力矩与干扰力矩平衡使陀螺仪停止旋进的稳定平台称为动力陀螺稳定器。陀螺稳定平台根据对象能保持稳定的转轴数目分为单轴、双轴和三轴陀螺稳定平台。陀螺稳定平台可用来稳定那些需要精确定向的仪表和设备，如测量仪器、天线等，并已普遍用于航空和航海的导航系统及火控、雷达的万向支架支承。根据不同原理方案使用各种类型陀螺仪为元件。其中利用陀螺旋进产生的陀螺力矩抵抗干扰力矩，然后输出信号控、照相系统。陕西高精度惯导