上海高动态惯性导航系统

整合MEMS加速计和陀螺仪地磁的模块正在进入廉价的电子玩具市场，传感器模块提供的动作感应功能可实现互动的游戏体验，还能让更小的儿童上网分享快乐：孩子们很快就能够创造自己的虚拟娃娃和人物，用自然的动作玩这些玩具，不再使用按钮或键盘一类的东西，甚至可以在网上与全球的小朋友一起分享游戏。就像几年前加速计的成功故事一样，意法半导体较近掀起了MEMS陀螺仪消费浪潮，为市场提供一系列可靠的低廉的微型陀螺仪，增强多种消费电子产品运动跟踪功能，实现现场感更强的用户体验。凭借在MEMS技术、ASIC设计和更智能的封装技术上不断取得的进步，结合较先进的生产线和战略合作伙伴关系，意法半导体进一步加强了其MEMS传感器在消费电子和手机市场的领导地位。近年来，微型化和集成化的陀螺仪技术不断进步，为便携式设备和智能手机的导航功能提供了新的解决方案。上海高动态惯性导航系统

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。上海高动态惯性导航系统在无人机领域，陀螺仪是实现自主飞行、精确悬停等功能的关键传感器。

陀螺仪器较早是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它在航空和航天事业中也得到普遍的应用。陀螺仪器不只可以作为指示仪表，而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件，即可作为信号传感器。根据需要，陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号，以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行，而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中，则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。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。

这种增强现实技术可不是用来满足大家的好奇心，在实际生产上，其用途非常普遍，比如盖房子，用手机一照，就知道墙是否砌歪了？歪了多少？再比如，假如您是一位伊拉克抵抗美军的战士，平时只需要揣着一部此类手机，去基地那里转转，出来什么坦克，装甲车或者直升机，用手机对准拍下，马上就能判断出武器的型号，速度、运动方向。陀螺仪是能给出飞行物体转弯角度和航向指示的陀螺装置；垂直陀螺仪是可以指示地垂线的仪表。螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。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。

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。陀螺仪可以用于火箭和导弹的制导系统，提供准确的导航和定位功能。深圳防爆型惯导

在大型工程和科研项目中，陀螺仪可与加速度计等传感器结合，实现复杂环境下的精确测量和控制。上海高动态惯性导航系统

研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支，它以物体的惯性为基础，研究旋转物体的动力学特性。陀螺垂直仪，利用摆式敏感元件对三自由度陀螺仪施加修正力矩以指示地垂线的仪表，又称陀螺水平仪。陀螺仪的壳体利用随动系统跟踪转子轴位置，当转子轴偏离地垂线时，固定在壳体上的摆式敏感元件输出信号使力矩器产生修正力矩，转子轴在力矩作用下旋进回到地垂线位置。陀螺垂直仪是除陀螺摆以外应用于航空和航海导航系统的又一种地垂线指示或量测仪表。上海高动态惯性导航系统