高动态惯性导航系统工作原理

陀螺仪的原理，陀螺仪，是一种用来感测与维持方向的装置，基于角动量不灭的理论设计出来的。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。通俗地说，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。大家如果玩过陀螺就会知道，旋转的陀螺遇到外力时，它的轴的方向是不会随着外力的方向发生改变的。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量，人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫做陀螺仪，然后再用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。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。高动态惯性导航系统工作原理

原子陀螺仪，由于各国的高度关注，原子陀螺仪技术不断取得突破性进展，已开始逐渐从实验室步入工程化并较终通往产业化。核磁共振陀螺仪具有体积小、功耗低、抗干扰能力强等明显特点，与MEMS工艺技术相结合，有望实现芯片型惯性级陀螺仪，并以捷联式方案应用到微小型战术导弹、微小卫星、小型飞行器和自主式水下航行器等装备上。原子干涉陀螺仪具有超髙的理论精度，特别适合作为高精度平台式惯性导航系统的传感器，应用到战略武器装备上，但目前来看，原子干涉陀螺仪距离较终产业化应用仍面临许多技术困难，需要做好中长期的规划部署。惯导厂家精选陀螺仪在空间站、卫星等航天器中，为姿态控制和轨道测量提供关键支持。

陀螺仪的特性。接下来，我们用图来说说陀螺仪的特性。“陀螺仪”是敏感角位移的装置，重要特性有定轴性和进动性。定轴性。定轴性很好理解，陀螺仪在高速旋转过程中具有动量矩H，在不受外力矩作用时，自转轴将相对惯性空间保持方向不变的特性。进动性。进动性是二自由度陀螺仪里面的概念。二自由度陀螺仪模型如下：陀螺仪。外框能够绕外框轴旋转，内框能够绕内框轴旋转，中间是旋转的陀螺和自转轴。进动性是指的这样的现象：陀螺仪，在陀螺转子高速转动的情况下，如果按如图所示用力作用于内框架，会使得外框架按如图所示方向转动，从而导致动量矩H（即自转轴的方向）相应转动。或者另外一种情况：陀螺仪，用力推动外框，使得内框架绕内框轴转动。类似于牛顿第三定律，当推动外框架或者内框架改变动量矩H的方向时，陀螺仪会产生反作用力矩，其大小与外力矩相等，方向相反。这也是陀螺仪的基本特性之一。

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。随着MEMS技术的成熟，微型陀螺仪逐渐成为市场主流，应用于各种消费电子产品。

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。陀螺仪的应用范围普遍，包括航空航天、导航系统、惯性导航仪、无人机、汽车稳定控制等领域。北京综采工作面惯导

陀螺仪的误差来源包括温度、湿度、振动等，研究人员致力于降低这些因素的影响。高动态惯性导航系统工作原理

作为稳定器，陀螺仪器能使列车在单轨上行驶，能减小船舶在风浪中的摇摆，能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器，陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。陀螺仪在生活和特种领域都有重要作用。小到手机，大到卫星，都能见到它的身影。飞行器姿态控制是陀螺特性的重要应用，是定轴性的体现。垂直陀螺仪给飞行器建立地垂线基准，道理很简单，飞行器在空中飞行过程中，不管姿态如何改变，垂直陀螺仪始终指向垂直方向不变，从而提供有关姿态角的信息。当然，由于陀螺自身漂移和环境变化，需要修正装置随时校准修正。高动态惯性导航系统工作原理

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