上海高动态惯导

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。陀螺仪可以用于激光测距仪的姿态校准和精确测量，提高测量的准确性。上海高动态惯导

MEMS陀螺相比传统的陀螺有明显的优势：1、体积小、重量轻。适合于对安装空间和重量要求苛刻的场合，例如弹载测量等；2、低成本；3、高可靠性、内部无转动部件，全固态装置，抗大过载冲击，工作寿命长；4、低功耗；5、大量程，适于高转速大g值的场合；6、易于数字化、智能化，可数字输出，温度补偿，零位校正等。陀螺仪工作原理：消费电子设备早在几年前就开始使用MEMS加速计。 从游戏机到手机，从笔记本电脑到白色家电，运动控制式用户界面和增强的保护系统给所有的消费电子产品带来很多好处。上海高动态惯导陀螺仪可以测量物体的旋转速度和角度，从而帮助确定物体的方向和位置。

陀螺仪的发展历程：机械式 → 小型芯片状。1850年，法国物理学家，莱昂·傅科，发现高速转动中的转子由于惯性作用，其旋转轴永远指向固定方向，故用希腊字gyro（旋转）和skopein（看）来命名这种设备，即陀螺仪（gyro scope），并利用陀螺仪验证了地球的自转运动。1908年，德国科学家，赫尔曼·安许茨·肯普费，设计一种单转子摆式陀螺，该系统可以凭借重力力矩自动寻找方向，解决了舰船导航的问题。二战期间，德国，利用陀螺仪，为V-2火箭装备了惯性制导系统，实现陀螺仪技术在导弹制导领域的初次应用。使用陀螺仪确定方向和角速度，使用加速度计计算加速度，计算得出飞弹飞行的距离与路线，同时控制飞行姿态，以争取让飞弹落到想去的地方

陀螺仪是什么：绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺(top)。通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。 由苍蝇后翅(退化为平衡棒)仿生得来。陀螺仪的原理：在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进(precession)，又称为回转效应(gyroscopic effect)。陀螺旋进是日常生活中常见的现象，许多人小时候都玩过的陀螺就是一例。陀螺仪可以实现无需外部参考的导航，适用于各种环境和条件下的导航需求。

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。在地面车辆导航、水下探测器以及工业机器人中，陀螺仪也发挥着重要作用，提供姿态感知和运动控制支持。上海高动态惯导

陀螺仪可以用于智能手机和游戏设备的姿态感应和运动控制，提供更好的用户体验。上海高动态惯导

激光陀螺仪，它的结构原理与上面几种陀螺仪完全不同。激光陀螺实际上是一种环形激光器，没有高速旋转的机械转子，但它利用激光技术测量物体相对于惯性空间的角速度，具有速率陀螺仪的功能。激光陀螺仪的结构和工作是：用热膨胀系数极小的材料制成三角形空腔。在空腔的各顶点分别安装三块反射镜，形成闭合光路。腔体被抽成真空，充以氦氖气，并装设电极，形成激光发生器。激光发生器产生两束射向相反的激光。当环形激光器处于静止状态时，两束激光绕行一周的光程相等，因而频率相同，两个频率之差(频差)为零，干涉条纹为零。当环形激光器绕垂直于闭合光路平面的轴转动时，与转动方向一致的那束光的光程延长，波长增大，频率降低；另一束光则相反，因而出现频差，形成干涉条纹。单位时间的干涉条纹数正比于转动角速度。激光陀螺的漂移率低达0.1～0.01度/时，可靠性高，不受线加速度等的影响，已在飞行器的惯性导航中得到应用，是很有发展前途的新型陀螺仪。上海高动态惯导