海南車載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

陀螺儀分為單自由度陀螺儀與雙自由度陀螺儀，雙自由度陀螺儀為陀螺轉(zhuǎn)子增加了兩個(gè)自由度，即為雙自由度陀螺儀。單自由度陀螺儀為陀螺轉(zhuǎn)子增加了一個(gè)自由度。兩種陀螺儀均可敏感角速度，只不過(guò)陀螺儀進(jìn)動(dòng)性表現(xiàn)不同。下面以單自由度陀螺儀解釋陀螺儀敏感角速度原理。慣性器件：陀螺儀敏感角速度原理。單自由度陀螺儀內(nèi)部構(gòu)造。z軸為陀螺轉(zhuǎn)子主軸(虛線為陀螺轉(zhuǎn)子)；y軸為缺少自由度的軸，也為輸入軸；x軸為輸出軸。由上述分析可知，x,z方向的角速度并不能使轉(zhuǎn)子隨著基座運(yùn)動(dòng)，即相對(duì)慣性空間不變；當(dāng)且只當(dāng)y軸方向的角速度使的轉(zhuǎn)子在x軸方向進(jìn)動(dòng)，即相對(duì)于慣性空間運(yùn)動(dòng)。因此測(cè)量x軸的角速度即可測(cè)量載體在y軸的角速度?？傊瑔巫杂啥韧勇輧x可以敏感某一軸相對(duì)慣性空間的角速度。陀螺儀的誤差來(lái)源包括溫度、濕度、振動(dòng)等，研究人員致力于降低這些因素的影響。海南車載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

轉(zhuǎn)子陀螺儀，液浮陀螺儀經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，技術(shù)上已相對(duì)成熟，目前主要作為敏感傳感器應(yīng)用到武器系統(tǒng)上，以實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)跟蹤與制導(dǎo)，但在降低溫控裝置功耗和噪聲等方面，仍有提升空間。動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀，在20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)90年代被普遍應(yīng)用，但隨著光學(xué)陀螺儀技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，其各方面性能指標(biāo)均不占優(yōu)勢(shì)，在各領(lǐng)域逐漸被光學(xué)陀螺儀所取代，目前國(guó)內(nèi)外已基本停止了對(duì)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的研究。靜電陀螺儀仍是目前實(shí)際應(yīng)用中，精度較高的陀螺儀，但由于其工藝復(fù)雜、成本昂貴、抗干擾能力差等缺陷，如今只在高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中繼續(xù)應(yīng)用，受關(guān)注度較低，各國(guó)正努力尋求其替代品，未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展的空間相對(duì)受限。湖北航姿儀廠商機(jī)械式陀螺儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，但精度相對(duì)較低，適用于中低精度場(chǎng)合。

現(xiàn)代光纖陀螺儀包括干涉式陀螺儀和諧振式陀螺儀兩種，它們都是根據(jù)塞格尼克的理論發(fā)展起來(lái)的。塞格尼克理論的要點(diǎn)是這樣的：當(dāng)光束在一個(gè)環(huán)形的通道中前進(jìn)時(shí)，如果環(huán)形通道本身具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，那么光線沿著通道轉(zhuǎn)動(dòng)的方向前進(jìn)所需要的時(shí)間要比沿著這個(gè)通道轉(zhuǎn)動(dòng)相反的方向前進(jìn)所需要的時(shí)間要多。也就是說(shuō)當(dāng)光學(xué)環(huán)路轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在不同的前進(jìn)方向上，光學(xué)環(huán)路的光程相對(duì)于環(huán)路在靜止時(shí)的光程都會(huì)產(chǎn)生變化。利用這種光程的變化，如果使不同方向上前進(jìn)的光之間產(chǎn)生干涉來(lái)測(cè)量環(huán)路的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，就可以制造出干涉式光纖陀螺儀，如果利用這種環(huán)路光程的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)在環(huán)路中不斷循環(huán)的光之間的干涉，也就是通過(guò)調(diào)整光纖環(huán)路的光的諧振頻率進(jìn)而測(cè)量環(huán)路的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，就可以制造出諧振式的光纖陀螺儀。從這個(gè)簡(jiǎn)單的介紹可以看出，干涉式陀螺儀在實(shí)現(xiàn)干涉時(shí)的光程差小，所以它所要求的光源可以有較大的頻譜寬度，而諧振式的陀螺儀在實(shí)現(xiàn)干涉時(shí)，它的光程差較大，所以它所要求的光源必須有很好的單色性。

陀螺儀的分類：按照原理，可以分為機(jī)電式陀螺儀（以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)）、光電類陀螺儀（以近代物理學(xué)效應(yīng)為基礎(chǔ)），機(jī)電式陀螺儀（以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)）：轉(zhuǎn)子式陀螺儀：滾珠軸承支撐陀螺、液浮陀螺、氣浮陀螺、靜電陀螺等；新型振動(dòng)陀螺儀：音叉陀螺、半球諧振陀螺、微機(jī)電陀螺（MEMS）等；光電類陀螺儀（以光學(xué)Sagnac效應(yīng)測(cè)量運(yùn)載體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)）；激光陀螺、光纖陀螺、原子干涉陀螺、集成光學(xué)陀螺等；機(jī)電式：高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)子，高速轉(zhuǎn)子容易產(chǎn)生質(zhì)量不平衡，容易受到加速度的影響；啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，且需要一定的預(yù)熱時(shí)間；MEMS陀螺儀是利用 coriolis 定理，將旋轉(zhuǎn)物體的角速度轉(zhuǎn)換成與角速度成正比的直流電壓信號(hào)。陀螺儀在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用范圍普遍，如飛行器姿態(tài)控制、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等。

什么是陀螺儀？陀螺儀俗稱角速度傳感器，除了打游戲以外，還有拍攝穩(wěn)定等一系列用處，在射擊手游火之前，陀螺儀主要體現(xiàn)在賽車競(jìng)速型游戲。較右側(cè)可以看到有三個(gè)自由設(shè)置指標(biāo)，一個(gè)是X軸靈敏度，另一個(gè)是Y軸的靈敏度，X軸表示設(shè)備左右橫向移動(dòng)以及相對(duì)應(yīng)的游戲視角移動(dòng)，Y軸表示設(shè)備上下移動(dòng)以及相對(duì)應(yīng)的游戲視角移動(dòng)，而至于陀螺儀開鏡靈敏度則指的是狙和一些少數(shù)武器帶瞄準(zhǔn)鏡的開鏡時(shí)的設(shè)備的移動(dòng)，所對(duì)應(yīng)的游戲瞄準(zhǔn)鏡的移動(dòng)，這就是陀螺儀的基本使用，至于設(shè)置里的數(shù)值大小，是體現(xiàn)設(shè)備在一定空間范圍內(nèi)所移動(dòng)的距離成比例地在游戲里視角的移動(dòng)距離，數(shù)值越大，移動(dòng)設(shè)備時(shí)視角的移動(dòng)距離越大，越小則同理，講的有點(diǎn)麻煩，不知大家能看懂不。陀螺儀的測(cè)量數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性和連續(xù)性，為動(dòng)態(tài)環(huán)境下的控制提供可靠依據(jù)。湖北航姿儀廠商

激光式陀螺儀采用激光束在Sagnac效應(yīng)中的干涉現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)高精度角速度測(cè)量。海南車載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

一個(gè)旋轉(zhuǎn)著的陀螺的穩(wěn)定性與這個(gè)陀螺的轉(zhuǎn)速有著直接的關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快，陀螺就越穩(wěn)。這是因?yàn)樾D(zhuǎn)著的物體都有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，這個(gè)轉(zhuǎn)軸的方向是不容易輕易改變的，這是由旋轉(zhuǎn)物體的特性所決定的，轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快，轉(zhuǎn)軸的方向便越難以改變。所以當(dāng)我們?yōu)橐粋€(gè)旋轉(zhuǎn)的陀螺提供一個(gè)支點(diǎn)，那么這個(gè)陀螺便會(huì)豎直地在支點(diǎn)上轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸始終指向上方，但是如果我們將旋轉(zhuǎn)的陀螺以一定的傾斜角度放置在這個(gè)支點(diǎn)上，它就會(huì)保持原有的傾斜角度在支點(diǎn)上轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)陀螺本身還會(huì)圍繞支點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)。海南車載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)