云南实时惯导

各种陀螺仪的应用：陀螺仪发明后首先应用在飞机上，后来又被用在导弹上，采用陀螺仪确定方向和角度，就可计算出飞行路线，从而进行姿态控制。手机陀螺仪就是把机械陀螺仪缩小了装在手机主板上的，其实我也是这么想的，但永远不要低估科技的力量，现在都发展到有激光陀螺仪，光纤陀螺仪，以及微机电陀螺仪，虽然还叫陀螺仪，但其原理跟机械陀螺仪完全不一样，激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度，在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，就可以测出闭合光路旋转角速度。主要用于航空，航天，国家防护等档次高领域。陀螺仪通过实时监测角速度和方向变化，为航空航天等领域提供了关键的导航和控制支持。云南实时惯导

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。云南实时惯性导航系统陀螺仪特点包括响应速度快、精度高、不受外部环境影响等，能够提供可靠的姿态控制和导航信息。

现代仪器，现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国家防护工业中普遍使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国家防护和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。现代光纤陀螺仪的基本设想于1976年被提出，到八十年代以后，现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，关键部件和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外，还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。

到了第二次世界大战，各个国家都玩命的制造新式武器，德国人搞了飞弹去炸英国，这是这里导弹的雏形。从德国飞到英国，千里迢迢怎么让飞弹能飞到，还能落到目标呢？于是，德国人搞出来惯性制导系统。惯性制导系统采用用陀螺仪确定方向和角速度，用加速度计测试加速度，然后通过数学计算，就可以算出飞弹飞行的距离和路线，然后控制飞行姿态，争取让飞弹落到想去的地方。不过那时候计算机也好，仪器也好，精度都是不太够的，所以德国的飞弹偏差很大，想要炸伦敦，结果炸得到处都是，颇让英国人恐慌了一阵。陀螺仪在空间站、卫星等航天器中，为姿态控制和轨道测量提供关键支持。

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。地下勘探、隧道挖掘等领域，陀螺仪有助于精确测量地下的空间结构和方向。海南抗震航姿仪

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。云南实时惯导

航向姿态系统是一种测量、显示飞机航向角、俯仰角和滚转角的飞行仪表。它由全姿态陀螺仪、磁航向传感器或天文罗盘和全姿态指示器组成。全姿态陀螺仪主要由航向陀螺和垂直陀螺(一种陀螺地平仪)组成。这两个陀螺仪均装在随动环内，所以在飞机机动飞行时既能使航向陀螺的外环轴始终保持在地垂线方向上，又能使垂直陀螺的转子轴和外环轴始终保持正交，以保证全姿态陀螺仪提供正确的航向、俯仰、倾侧姿态信息。按驱动陀螺轮运转的分类方式有：电动和气动。按姿态角测量分类方式有：摩擦式电位器（通过测量模拟电压的大小来计算出姿态角）和非接触式容栅传感器 ；对于角速度传感器，很多人可能会比较陌生，不过，如果提到它的另一个名字——陀螺仪，相信有不少人知道。云南实时惯导