实时惯导制造

认知层：陀螺仪是什么？发展历史如何？应用场景有哪些？1、什么是陀螺仪？陀螺仪，简称陀螺，又称角速度传感器，用于测量、控制物体在相对惯性空间中的角运动的惯检测性器件。物理定义为：陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体在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。英文名称：Gyro scope。理解层：陀螺仪的原理是什么？一句话描述：物体在旋转时，其旋转轴在不受外力影响的情况下，旋转轴所指方向不变。因此可以用来测量角位移或角速度。陀螺仪的作用是提供准确的方向和位置信息，用于导航、航空航天、惯性导航等领域。实时惯导制造

陀螺仪在照相/摄相领域的应用，当我们拍视频或拍照时，有没有相过，通过一种装置，保证你的“相机”固定在同一位置，无论你的手怎么歪斜，身体怎么抖，他都能保持手机的相对稳定。稳拍器的整体大致框架如下图所示，其中橘黄色部分就是加速度和陀螺仪传感器工作部分。它将“摄像设备”的姿态反馈给中心MCU处理单元，中间MCU单元根据检测到的“摄像设备”的姿态和运动情况，去控制电机做相应的动作，电机动作使“摄像设备”保持稳雷打不动的状态，这样拍出来的照片才更清楚，录制的录像才更稳定。实时惯导制造陀螺仪的测量数据具有实时性和连续性，为动态环境下的控制提供可靠依据。

陀螺仪的基本部件包括：1、陀螺转子（常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转，并见其转速近似为常值）。2、内、外框架（或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构）。3、附件（是指力矩马达、信号传感器等）。陀螺仪的两个重要特性，陀螺仪有两个非常重要的基本特性：一为定轴性，另一是进动性，这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。定轴性，当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。

其稳定性随以下的物理量而改变：1、转子的转动惯量愈大，稳定性愈好；2、转子角速度愈大，稳定性愈好。所谓的“转动惯量”，是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时，它们所获得的角速度一般是不一样的，转动惯量大的刚体所获得的角速度小，也就是保持原有转动状态的惯性大；反之，转动惯量小的刚体所获得的角速度大，也就是保持原有转动状态的惯性小。进动性，当转子高速旋转时，若外力矩作用于外环轴，陀螺仪将绕内环轴转动；若外力矩作用于内环轴，陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性，叫做陀螺仪的进动性。进动性的大小有三个影响的因素：1、外界作用力愈大，其进动角速度也愈大；2、转子的转动惯量愈大，进动角速度愈小；3、转子的角速度愈大，进动角速度愈小。陀螺仪可以用于机器人的姿态控制和运动规划，提高机器人的灵活性和精确性。

光纤陀螺仪，从20世纪60年代开始，美国海军研究办公室希望发展一种比氦-氖环形激光陀螺仪的成本更低、制造流程更简单、精度更高的光纤角速度传感器，也就是俗称的光纤陀螺。目前，较为常见的光纤陀螺仪是相敏光纤陀螺仪，通过测量在一个光纤线圈中的两束反向传播光束的相移以敏感载体转动，从而计算出其角速率。因此，光纤陀螺仪的精度主要取决于其采用的光纤种类和光电检测系统，偏值一般处于0.001度/时-0.0002度/时之间。现在，光纤陀螺仪已经被普遍应用于鱼雷、战术导弹、潜艇和航天器等。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。实时惯导制造

陀螺仪可以用于地下勘探和地质勘测，提供准确的位置和方向信息。实时惯导制造

三轴陀螺仪主要用来测量无人机在飞行过程中俯仰角、横滚角和偏航角的角速度，并根据角速度积分计算角度的改变。而一般采用双轴倾角传感器，与三轴陀螺仪构成全姿态增稳控制回路。陀螺仪测量得到的角速度信息用作增稳反馈控制，使飞机操纵起来变的更“迟钝”一些，从而利用倾角传感器测得飞机横滚角和俯仰角。然后将陀螺仪测得的角速率信息和倾角传感器测得的姿态角进行捷联运算，得到融合后的姿态信息。这种较为复杂的捷联算法，能够使姿态精度得到很大提高。实时惯导制造