湖南高精度惯性导航系统

现在智能手机上采用的陀螺仪是MEMS（微机电）陀螺仪，手机中陀螺仪的运用首先用在游戏的控制上，相比传统重力感应器只能感应左右两个维度的（多轴的重力感应是可以检测到物体竖直方向的转动，但角度难判断）变化，陀螺仪通过对偏转、倾斜等动作角速度的测量，可以实现用手控制游戏主角的视野和方向。可以帮助手机摄像头防抖。在我们按下快门时，陀螺仪测量出手机翻转的角度，将手抖产生的偏差反馈给图像处理器，用计算出的结果控制补偿镜片组，对镜头的抖动方向以及位移作出补偿，实现更清晰的拍照效果。机械陀螺仪通过物体的旋转来测量角速度，而光学陀螺仪则利用光的干涉原理来测量。湖南高精度惯性导航系统

陀螺仪的分类：按照转子转动的自由度分成：双自由度陀螺仪(也称三自由度陀螺仪)和单自由度陀螺仪(也称二自由度陀螺仪)。前者用于测定飞行器的姿态角，后者用于测定姿态角速度，因此常称单自由度陀螺仪为。浮子陀螺由于利用浮力支承，摩擦力矩减小，陀螺仪的精度较高，但因不能定位仍有摩擦存在。为弥补这一不足，通常在液浮的基础上增加磁悬浮，即由浮液承担浮子组件的重量，而用磁场形成的推力使浮子组件悬浮在中心位置。现代高精度的单自由度液浮陀螺常是液浮、磁浮和动压气浮并用的三浮陀螺仪。这种陀螺仪比滚珠轴承陀螺仪的精度高,漂移率为0.01度/时。但液浮陀螺仪要求较高的加工精度、严格的装配、精确的温控，因而成本较高。河北高动态航姿仪陀螺仪可以用于医疗设备的姿态稳定和运动追踪，提高手术的精确性和安全性。

我们以一个单轴偏航陀螺仪为例，探讨较简单的工作原理（图1）。两个正在运动的质点向相反方向做连续运动，如蓝色箭头所示。只要从外部施加一个角速率，就会产生一个与质点运动方向垂直的科里奥利力，如图中黄色箭头所示。产生的科里奥利力使感应质点发生位移，位移大小与所施加的角速率大小成正比。因为传感器感应部分的运动电极（转子）位于固定电极（定子）的侧边，上面的位移将会在定子和转子之间引起电容变化，因此，在陀螺仪输入部分施加的角速率被转化成一个专门使用电路可以检测的电参数。

陀螺仪的基本特性：定轴性、进动性.（1）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。（2）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。陀螺仪在机器人领域具有重要作用，帮助机器人实现复杂动作和精确控制。

这个黑色的小方块有着一个名字，叫做“微机电陀螺仪”。微机电陀螺仪虽然也叫陀螺仪，但无论是外在还是内在，都与陀螺没有什么关系，它之所以能够测定物体的姿态，是利用了科里奥利力。科里奥利力是由法国气象学家科里奥利所提出的，简言之就是在一个旋转的系统里，如果有一个直线移动的物体，那么就会受到这个旋转系统的影响，移动路线发生偏转，变为一条曲线。地球在自转，所以地球就是这样一个旋转系统，由于地球自西向东旋转，所以在北半球，不论从哪个方向吹来的风，都会向右偏转，而在南半球则恰好相反，风会向左偏。陀螺仪在科研领域也用于地质勘探、结构物监测和机器人技术的发展，扩展了其应用边界和功能。湖南高精度惯性导航系统

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。湖南高精度惯性导航系统

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。湖南高精度惯性导航系统