海南船用惯导

陀螺仪是智能手机不可或缺的一个重要部件，没有陀螺仪，那么智能手机的多数功能基本无法实现，因为很多功能都需要精确了解手机的具体姿态。虽说手机少不了陀螺仪，但怎么看，我们的手机里都不像是装备了这个东西，因为手机内部的空间实在是有限，似乎没有安装这个东西的地方。事实上如果我们将手机拆开，确实也看不到陀螺仪，这是怎么回事呢？手机中的确安装有陀螺仪，但是手机中的陀螺仪与刚才我们所讲的陀螺仪并不相同，它虽然也叫做陀螺仪，但与陀螺就没有什么关系了，从外观上来看，它就是一个边长只有几毫米的黑色小方块。船舶导航系统中，陀螺仪可提供精确的方向信息，帮助船舶避开暗礁和浅滩。海南船用惯导

光纤陀螺仪，光纤陀螺仪是以光导纤维线圈为基础的敏感元件， 由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播。光传播路径的变化，决定了敏感元件的角位移。光纤陀螺仪与传统的机械陀螺仪相比，优点是全固态，没有旋转部件和摩擦部件，寿命长，动态范围大，瞬时启动，结构简单，尺寸小，重量轻。与激光陀螺仪相比，光纤陀螺仪没有闭锁问题，也不用在石英块精密加工出光路，成本低。激光陀螺仪，激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度（Sagnac效应）。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。浙江轨检测量航姿仪陀螺仪的发展和应用将进一步推动导航、航空航天、智能设备等领域的发展和创新。

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。

明白了科里奥利力，就可以来说说微机电陀螺仪了。微机电陀螺仪内的主体就是一个质量块，这个质量块会在交替变化的电压作用下做来回振荡运动，这种运动本质上就是一种直线运动，当陀螺仪开始转动时，受科里奥利力的影响，这个水平振荡的陀螺仪就会发生偏转，也就是说此时它不只有水平运动，还有垂直运动。运动方式的改变会使电容值发生微小的变化，而通过感知这种微小的变化就可以了解物体姿态的变化。当然，单个微机电陀螺仪只能感知一个方向上的姿态变化，但在手机中装上两三个，就能够全方面准确识别手机的姿态，毕竟这个东西很小，也不占什么地方。陀螺仪在航空航天领域的应用范围普遍，如飞行器姿态控制、惯性导航系统等。

陀螺仪在航空飞行领域的应用：由于各种电子设备和电脑控制的高科技发展，各种现代飞机的设计大多数都是静不稳定的，必须利用电子设备和电脑来辅助控制来使飞机取得良好的飞行控制。这种飞机单纯依靠飞行员手指来控制难度会加大。飞机虽然仍能飞行，但是会出现不同程度的摇晃不定，总是处于一种不稳定的飞行状态。有时重心设定的不太准确，稍微有差别，也会使飞机飞行不太稳定。空中有各种乱流，也会使飞机飞行不够稳定，这时就使用陀螺仪增稳，飞机就会一直平稳的飞行，让飞行员感觉更容易操控飞机，做出各种动作也更加标准。陀螺仪可以实现实时测量和反馈，用于实时控制和调整物体的姿态和位置。车载惯导作用

激光陀螺仪则利用光的干涉效应测量角速度，具有高精度和长期稳定性，在惯性导航和高精度测量中应用普遍。海南船用惯导

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。海南船用惯导