湖南实时惯性导航系统

陀螺仪，是一种用来感测与维持方向的装置，基于「角动量守恒」的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心可以旋转的轮子构成，陀螺仪一旦开始旋转，由于轮子的「角动量」，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。陀螺仪多用于导航、定位等系统，1850 年法国的物理学家 J.Foucault 为了研究地球自转，首先发现高速转动中的转子，由于「惯性」作用它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字 gyro（旋转）和 skopein（看）两字合为 gyro scopei 一字来命名这种仪表。陀螺仪可以用于地震监测和结构健康监测，提供准确的振动和位移测量。湖南实时惯性导航系统

陀螺仪的分类：按照原理，可以分为机电式陀螺仪（以经典力学为基础）、光电类陀螺仪（以近代物理学效应为基础），机电式陀螺仪（以经典力学为基础）：转子式陀螺仪：滚珠轴承支撑陀螺、液浮陀螺、气浮陀螺、静电陀螺等；新型振动陀螺仪：音叉陀螺、半球谐振陀螺、微机电陀螺（MEMS）等；光电类陀螺仪（以光学Sagnac效应测量运载体旋转运动为基础）；激光陀螺、光纤陀螺、原子干涉陀螺、集成光学陀螺等；机电式：高速旋转的机械转子，高速转子容易产生质量不平衡，容易受到加速度的影响；启动时间较长，且需要一定的预热时间；MEMS陀螺仪是利用 coriolis 定理，将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的直流电压信号。防爆型惯导工作原理陀螺仪的特点之一是响应速度快，可实时反馈物体的角速度变化。

陀螺仪分为单自由度陀螺仪与双自由度陀螺仪，双自由度陀螺仪为陀螺转子增加了两个自由度，即为双自由度陀螺仪。单自由度陀螺仪为陀螺转子增加了一个自由度。两种陀螺仪均可敏感角速度，只不过陀螺仪进动性表现不同。下面以单自由度陀螺仪解释陀螺仪敏感角速度原理。惯性器件：陀螺仪敏感角速度原理。单自由度陀螺仪内部构造。z轴为陀螺转子主轴(虚线为陀螺转子)；y轴为缺少自由度的轴，也为输入轴；x轴为输出轴。由上述分析可知，x,z方向的角速度并不能使转子随着基座运动，即相对惯性空间不变；当且只当y轴方向的角速度使的转子在x轴方向进动，即相对于惯性空间运动。因此测量x轴的角速度即可测量载体在y轴的角速度。总之，单自由度陀螺仪可以敏感某一轴相对惯性空间的角速度。

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。在飞行器制导系统中，陀螺仪发挥关键作用，确保飞行器按预定航线飞行。

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。陀螺仪是一种用于测量和检测物体角速度和角位移的仪器。湖南航姿仪工作原理

激光陀螺仪因其高精度和长期稳定性，在导航系统、惯性导航系统及科研实验中得到普遍应用。湖南实时惯性导航系统

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。湖南实时惯性导航系统