抗震惯导

下面，我们以单自由度陀螺仪为例，来解析角速度测量的原理。单自由度陀螺仪的简化模型如下图所示，其中x、y、z分别表示陀螺仪的三个轴。假设基座被固定在汽车上，y轴即为汽车的前进方向。当汽车绕y轴或z轴旋转时，内环起到了隔离运动的作用，陀螺转轴并不会随汽车转动而转动。但当汽车绕x轴转动时，内环上会产生一对力F，形成沿x轴方向的力矩mx。由于陀螺仪在x轴方向没有转动自由度，力矩mx将使陀螺主轴绕内环y轴进动。因此，通过测量y轴的角速度，我们可以间接测量到汽车在x轴的角速度。具体的建模和求解过程需要基于动量矩定理，这里不再详细展开。陀螺仪可以用于无人机的姿态控制和导航，提供准确的飞行数据。抗震惯导

静电陀螺仪又称电浮陀螺。在金属球形空心转子的周围装有均匀分布的高压电极,对转子形成静电场,用静电力支承高速旋转的转子。这种方式属于球形支承，转子不只能绕自转轴旋转，同时也能绕垂直于自转轴的任何方向转动，故属自由转子陀螺仪类型。静电场只有吸力，转子离电极越近吸力就越大，这就使转子处于不稳定状态。用一套支承电路改变转子所受的力，可使转子保持在中心位置。静电陀螺仪采用非接触支承，不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低达10～10度/时。它不能承受较大的冲击和振动。它的缺点是结构和制造工艺复杂，成本较高。抗震惯导机械式陀螺仪利用旋转物体的稳定性原理，通过检测陀螺仪壳体的转动角速度来确定方向。

氦-氖环形激光陀螺仪，相比传统的机械式转子陀螺仪，主要优点是无机械转子，结构简单（少于20个部件），抗振动性能好，启动快，可靠性高，数字输出。此外，一些研究人员还提出用固态增益介质替换氦-氖气体，能够使陀螺仪的工作寿命更长、成本更低和制造更简单，这种陀螺也被称为固态环形激光陀螺仪（固态RLG）。目前，基于氦-氖环形激光陀螺仪的惯性导航系统已经普遍应用在航空和航海导航、战略导弹的导航、制导与控制领域，成为主要的高性能陀螺仪之一。

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。陀螺仪工作原理基于角动量守恒定律，旋转物体在无外力矩作用时，旋转轴保持稳定。

但通常多按陀螺仪中所采用的支承方式分类：滚珠轴承自由陀螺仪，它是经典的陀螺仪。利用滚珠轴承支承是应用较早、较普遍的支承方式。滚珠轴承靠直接接触，摩擦力矩大，陀螺仪的精度不高，漂移率为每小时几度，但工作可靠，迄今还用在精度要求不高的场合。一个自由转子陀螺仪(双自由度陀螺仪)靠内环轴和外环轴角度传感元件可以测量两个姿态角。液浮陀螺仪，又称浮子陀螺。内框架(内环)和转子形成密封球形或圆柱形的浮子组件。转子在浮子组件内高速旋转，在浮子组件与壳体间充以浮液，用以产生所需要的浮力和阻尼。浮力与浮子组件的重量相等者，称为全浮陀螺；浮力小于浮子组件重量者称为半浮陀螺。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。江苏航姿仪安装

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。抗震惯导

陀螺仪的应用和总结。陀螺仪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，但直到现也，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。人们从儿童玩的地陀螺中早就发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒而保持与地面垂直，这就反映了陀螺的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支，它以物体的惯性为基础，研究旋转物体的动力学特性。抗震惯导