山西高动态航姿仪

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。分类上，陀螺仪可以分为机械陀螺仪和光学陀螺仪两种。山西高动态航姿仪

1950s，美国查尔斯·史塔克·德雷伯实验室，采用液浮支撑技术，研制出液浮陀螺仪，使陀螺仪的精度达到了惯性级要求。1960s，美国罗伯特·克雷格，研制出动力调谐陀螺仪，在战术导弹和特种飞机等平台成功应用1963，美国研制出激光陀螺仪，随后将其应用到飞机与战术导弹1964，美国研制出静电陀螺仪，并于1979年将其应用于“三叉戟”弹道导弹核潜艇，使得潜艇导航能力实现质的飞跃1990s，以微机电陀螺仪（MEMS）、半球谐振陀螺仪（RG）为表示的振动陀螺仪，以及以核磁共振陀螺仪（NMRG）、原子干涉陀螺仪（AIG）为表示的原子陀螺仪快速发展。山西高动态航姿仪虚拟现实（VR）设备中，陀螺仪用于捕捉用户头部运动，提供沉浸式体验。

测量的物理量:（1）角速度,测量的物理量是偏转、倾斜时的转动角速度；（2）方向：俯仰角（pitch）：绕x轴旋转；偏航角（yaw）：绕z轴旋转；翻滚角（roll）：绕y轴旋转；主要参数，通用参数（传感器）；线性误差：传感器测量值与实际物理值之间的误差；分辨率：可检测到的较小物理量单位；采样频率：单位时间内的采样次数。陀螺仪重要参数：量程：为角速度单位（dps，degree per second）；灵敏度（刻度因子）：较小分辨的角速度；灵敏度初始误差；灵敏度动态误差；非线性度：满量程的误差；初始零漂；零漂温度系数。

陀螺仪的特性。接下来，我们用图来说说陀螺仪的特性。“陀螺仪”是敏感角位移的装置，重要特性有定轴性和进动性。定轴性。定轴性很好理解，陀螺仪在高速旋转过程中具有动量矩H，在不受外力矩作用时，自转轴将相对惯性空间保持方向不变的特性。进动性。进动性是二自由度陀螺仪里面的概念。二自由度陀螺仪模型如下：陀螺仪。外框能够绕外框轴旋转，内框能够绕内框轴旋转，中间是旋转的陀螺和自转轴。进动性是指的这样的现象：陀螺仪，在陀螺转子高速转动的情况下，如果按如图所示用力作用于内框架，会使得外框架按如图所示方向转动，从而导致动量矩H（即自转轴的方向）相应转动。或者另外一种情况：陀螺仪，用力推动外框，使得内框架绕内框轴转动。类似于牛顿第三定律，当推动外框架或者内框架改变动量矩H的方向时，陀螺仪会产生反作用力矩，其大小与外力矩相等，方向相反。这也是陀螺仪的基本特性之一。陀螺仪可以用于运动追踪和姿态识别，如体育训练、虚拟现实等领域。

1850年法国物理学家莱昂·傅科（J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中地的转子（rotor），由于具有惯性，它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字 gyro（旋转）和skopein（看）两字合为gyro scopei 一字来命名这种仪表。陀螺仪是一种既古老而又很有生命力的仪器，从头一台真正实用的陀螺仪器问世以来已有大半个世纪，但直到现在，陀螺仪仍在吸引着人们对它进行研究，这是由于它本身具有的特性所决定的。陀螺仪较主要的基本特性是它的稳定性和进动性。陀螺仪可以实现高精度的姿态控制，用于飞行器、导弹等的稳定控制。山西高动态航姿仪

现代陀螺仪采用微电子技术，实现小型化、集成化和智能化，提高系统性能。山西高动态航姿仪

陀螺仪的基本部件有：(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)。基本类型，根据框架的数目和支承的形式以及附件的性质决定陀螺仪的类型有：三自由度陀螺仪(具有内、外两个框架，使转子自转轴具有两个转动自由度。在没有任何力矩装置时，它就是一个自由陀螺仪)。二自由度陀螺仪(只有一个框架，使转子自转轴具有一个转动自由度)。山西高动态航姿仪