海南煤机导向惯导

单自由度陀螺仪给陀螺增加了一个自由度，共有两个自由度。单自由度陀螺仪模型如图3所示，x、y、z分别为陀螺仪的三个周，x方向没有自由度。转子飞速转动的动量H沿z轴方向。当基座绕z轴转动或y轴转动时，由于内框架具有隔离运动作用，转子不会随着基座的转动而转动。当基座绕x轴转动时，内框架轴有一对力F作用在内框架轴的两端，形成力矩M_x，方向沿x轴方向。由于陀螺仪没有该方向的转动自由度，力矩M_x使陀螺仪绕内框架进动，沿y轴方向。总之，单自由度陀螺仪可敏感缺少自由度方向的角速度。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。海南煤机导向惯导

随着物理学的不断发展和进步，陀螺仪的种类也日趋丰富，精度也在不断提高。目前广为人知的陀螺仪类型有光纤陀螺仪、激光陀螺仪和MEMS陀螺仪等。虽然MEMS陀螺仪在精度上可能不如光纤和激光陀螺仪，但其体积小、功耗低、成本低且易于批量生产的特点，使其在自动驾驶领域发挥着举足轻重的作用。MEMS陀螺仪的角速度测量原理基于一种非真实存在的力——科里奥利力。这种力是在非惯性参考系下引入的惯性力，引入之后便可以应用牛顿经典力学定律。我们假设一个黑色质量块以特定的速度V沿着一个方向移动，当外部角速率被施加时，会产生一个垂直于施加角速度方向的力，导致质量块发生位移。海南煤机导向惯导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。

垂直陀螺仪（Vertical Gyroscope）存在各种类型航空仪表的惯性导航系统和基本输进系统中，用来丈量航天器的侧倾角度(横滚)和俯仰角（姿态）。陀螺仪作为一种惯性测量器件，是惯性导航、惯性制导和惯性测量系统的主要部件，普遍应用于特种和民用领域。陀螺仪的原理很简单，其基本原理和自行车能直立行走的原理一样，主要部件是一个能快速旋转的金属轮，就是靠这个快速旋转的轮子产生恒定的方向性，来指示或驱动或该变飞行器的飞行姿态，陀螺仪是靠陀螺轮高速旋转而工作的。

陀螺仪是一种惯性传感器，用于测量角速度或角位移。它们普遍应用于航空航天、汽车、机器人、vr/ar和消费电子产品。陀螺仪的工作原理基于角动量守恒，产生与角速度成正比的力矩，从而测量旋转。它们可分为机械陀螺仪、mems陀螺仪和光纤陀螺仪，精度和灵敏度因应用而异。陀螺仪还用于医疗、工业自动化和运动捕捉等领域。控制力矩陀螺仪(CMG)是一种固定输出万向节设备的例子，被用于在航天器上通过陀螺仪阻力来保持或维护所期望的姿态角或方向。在某些特殊情况下，可以省略外部万向节(或其当量)，这样的转子就只能在两个角度自由旋转。还有一些其他情况下，转子的重心可能偏离摆荡轴，因此转子的重心和转子的悬挂中心就可能不会重合。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。

当陀螺仪应用到车载导航上，便大幅度提升了导航的精确度，它的作用体现在：1、陀螺仪能在GPS信号不好时能继续发挥导航的作用并修正GPS定位不准的问题，在GPS信号不好时，陀螺仪可根据已获知的方位、方向和速度来继续进行精确导航，这也是惯性导航技术的基本原理。同时也可修正GPS信号不好时定位偏差过大的问题。2、陀螺仪能比GPS提供更灵敏准确的方向和速度，GPS是无法即时发现车子速度和方向的改变的，要等跑了一段距离之后才能测出，因此当你车子在非导航情况下转变了方向后，就会出现小陈那样的状况，导航就无法辨识你车子的转向，结果把方向导错了。激光陀螺仪的精度较高，但成本相对较高，多用于航空航天等高精度场合。海南煤机导向惯导

光纤陀螺仪利用光纤环路的Sagnac效应，通过检测相位差来获得角速度信息。海南煤机导向惯导

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。由此可见，陀螺仪器的应用范围是相当普遍的，它在现代化的国家防护建设和国民经济建设中均占重要的地位。此处我们重点介绍在电子领域中现在比较流行的MEMS陀螺仪。普遍使用的MEMS陀螺（微机械）可应用于航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学、环境监控等领域。海南煤机导向惯导