安徽轨检测量惯导

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。陀螺仪可以用于无人机的姿态控制和导航，提供准确的飞行数据。安徽轨检测量惯导

研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支，它以物体的惯性为基础，研究旋转物体的动力学特性。陀螺垂直仪，利用摆式敏感元件对三自由度陀螺仪施加修正力矩以指示地垂线的仪表，又称陀螺水平仪。陀螺仪的壳体利用随动系统跟踪转子轴位置，当转子轴偏离地垂线时，固定在壳体上的摆式敏感元件输出信号使力矩器产生修正力矩，转子轴在力矩作用下旋进回到地垂线位置。陀螺垂直仪是除陀螺摆以外应用于航空和航海导航系统的又一种地垂线指示或量测仪表。抗电磁航姿仪厂商陀螺仪可以用于激光测距仪的姿态校准和精确测量，提高测量的准确性。

陀螺仪的发展历程：机械式 → 小型芯片状。1850年，法国物理学家，莱昂·傅科，发现高速转动中的转子由于惯性作用，其旋转轴永远指向固定方向，故用希腊字gyro（旋转）和skopein（看）来命名这种设备，即陀螺仪（gyro scope），并利用陀螺仪验证了地球的自转运动。1908年，德国科学家，赫尔曼·安许茨·肯普费，设计一种单转子摆式陀螺，该系统可以凭借重力力矩自动寻找方向，解决了舰船导航的问题。二战期间，德国，利用陀螺仪，为V-2火箭装备了惯性制导系统，实现陀螺仪技术在导弹制导领域的初次应用。使用陀螺仪确定方向和角速度，使用加速度计计算加速度，计算得出飞弹飞行的距离与路线，同时控制飞行姿态，以争取让飞弹落到想去的地方

这个黑色的小方块有着一个名字，叫做“微机电陀螺仪”。微机电陀螺仪虽然也叫陀螺仪，但无论是外在还是内在，都与陀螺没有什么关系，它之所以能够测定物体的姿态，是利用了科里奥利力。科里奥利力是由法国气象学家科里奥利所提出的，简言之就是在一个旋转的系统里，如果有一个直线移动的物体，那么就会受到这个旋转系统的影响，移动路线发生偏转，变为一条曲线。地球在自转，所以地球就是这样一个旋转系统，由于地球自西向东旋转，所以在北半球，不论从哪个方向吹来的风，都会向右偏转，而在南半球则恰好相反，风会向左偏。分类上，陀螺仪可以分为机械陀螺仪和光学陀螺仪两种。

陀螺仪的基本部件有：(1) 陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转，并见其转速近似为常值)(2) 内、外框架(或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)(3) 附件(是指力矩马达、信号传感器等)。基本类型，根据框架的数目和支承的形式以及附件的性质决定陀螺仪的类型有：三自由度陀螺仪(具有内、外两个框架，使转子自转轴具有两个转动自由度。在没有任何力矩装置时，它就是一个自由陀螺仪)。二自由度陀螺仪(只有一个框架，使转子自转轴具有一个转动自由度)。陀螺仪可以实现自动驾驶和无人驾驶技术，提供准确的定位和导航功能。抗电磁航姿仪厂商

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。安徽轨检测量惯导

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）。安徽轨检测量惯导