抗震慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

當(dāng)陀螺儀應(yīng)用到車載導(dǎo)航上它的作用體現(xiàn)在：陀螺儀在上立交橋時(shí)更靈敏準(zhǔn)確的識(shí)別，民用GPS的精度是無法識(shí)別上沒上立交橋的，而陀螺儀卻可測(cè)出車子是否向上移動(dòng)了，從而能讓導(dǎo)航軟件及時(shí)的修改導(dǎo)航路線。依靠GPS衛(wèi)星的信號(hào)導(dǎo)航和陀螺儀的慣性導(dǎo)航，有效提高了導(dǎo)航精確度，即使在失去GPS信號(hào)后，系統(tǒng)仍能通過自主推算來繼續(xù)導(dǎo)航，為車主提供準(zhǔn)確的行駛指示。且而陀螺儀能夠在方向和速度改變的瞬間即時(shí)測(cè)出，從而能讓導(dǎo)航軟件及時(shí)的修改導(dǎo)航路線。陀螺儀在空間站、衛(wèi)星等航天器中，為姿態(tài)控制和軌道測(cè)量提供關(guān)鍵支持?？拐饝T性導(dǎo)航系統(tǒng)

光纖陀螺儀的原理是利用光程的變化檢測(cè)出兩條光路的相位差，就可以測(cè)出光路旋轉(zhuǎn)角速度，主要用于航空，航海，航天和國家防護(hù)工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。微機(jī)電陀螺儀MEMS一般會(huì)用在手機(jī)等電子產(chǎn)品上，通常有兩個(gè)方向的可移動(dòng)電容板，徑向的電容板加震蕩電壓迫使物體做徑向運(yùn)動(dòng)，橫向的電容板測(cè)量由于橫向運(yùn)動(dòng)帶來的電容變化，所以由電容的變化可以計(jì)算出角速度。所以，陀螺儀不光是用在手機(jī)里那么簡單，大到航海，航空和航天，導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器，國家防護(hù)等領(lǐng)域，并且地面設(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探都離不開它。在生活中汽車導(dǎo)行，手機(jī)，環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域都需要陀螺儀的參與。海南慣導(dǎo)哪家好虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）設(shè)備中，陀螺儀用于捕捉用戶頭部運(yùn)動(dòng)，提供沉浸式體驗(yàn)。

主要工作原理：角動(dòng)量守恒定律，角動(dòng)量守恒定律是指系統(tǒng)所受合外力矩為零時(shí)系統(tǒng)的角動(dòng)量保持不變。角動(dòng)量的定義：物體矢徑和其動(dòng)量的叉積：（1）矢量的計(jì)算：叉積和點(diǎn)積，假設(shè)a、b為兩個(gè)矢量，之間的夾角為θ，則點(diǎn)積：a · b = abcosθ（標(biāo)量），叉積：a x b = absinθ（矢量，方向由右手螺旋定則決定，四指由a彎向b，大拇指方向即為叉積方向）。（2）角動(dòng)量計(jì)算：物體矢徑和動(dòng)量的叉積，r為矢徑，數(shù)值為物體到旋轉(zhuǎn)中心的距離，方向?yàn)樾D(zhuǎn)中心指向物體的方向矢量；p為動(dòng)量，數(shù)值為物體質(zhì)量與線速度的乘積p=mv，方向?yàn)榫€速度v的方向；以該圖的方向?yàn)槔?，依?jù)角動(dòng)量公式，可以得到角動(dòng)量L的方向?yàn)樨Q直向上。（3）陀螺的角動(dòng)量守恒，假設(shè)一個(gè)陀螺不受空氣阻力（合外力力矩=0），陀螺與地面的接觸面無限?。ㄊ笍?0），則角動(dòng)量的合力矩為0，即角動(dòng)量守恒。

它主要特點(diǎn)：1、體積小、重量輕，其邊長都小于1mm，器件主要的重量只為1.2mg。2、成本低。3、可靠性好，工作壽命超過10萬小時(shí)，能承受1000g的沖擊。4、測(cè)量范圍大。一百多年以前，萊昂·傅科發(fā)明陀螺儀是為了科學(xué)研究。如今，這個(gè)小東西卻讓我們的生活有了翻天覆地的改變。陀螺儀器不只可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件，即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要，陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào)，以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行，而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中，則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。陀螺儀通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)角速度和方向變化，為航空航天等領(lǐng)域提供了關(guān)鍵的導(dǎo)航和控制支持。

下面，我們以單自由度陀螺儀為例，來解析角速度測(cè)量的原理。單自由度陀螺儀的簡化模型如下圖所示，其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個(gè)軸。假設(shè)基座被固定在汽車上，y軸即為汽車的前進(jìn)方向。當(dāng)汽車?yán)@y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)環(huán)起到了隔離運(yùn)動(dòng)的作用，陀螺轉(zhuǎn)軸并不會(huì)隨汽車轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)汽車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)環(huán)上會(huì)產(chǎn)生一對(duì)力F，形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進(jìn)動(dòng)。因此，通過測(cè)量y軸的角速度，我們可以間接測(cè)量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過程需要基于動(dòng)量矩定理，這里不再詳細(xì)展開。激光陀螺儀則利用光的干涉效應(yīng)測(cè)量角速度，具有高精度和長期穩(wěn)定性，在慣性導(dǎo)航和高精度測(cè)量中應(yīng)用普遍。陜西軌檢測(cè)量航姿儀

陀螺儀可以用于醫(yī)療設(shè)備的姿態(tài)穩(wěn)定和運(yùn)動(dòng)追蹤，提高手術(shù)的精確性和安全性。抗震慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

普遍使用的MEMS陀螺（微機(jī)械）可應(yīng)用于航空、航天、航海、兵器、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。并且MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢(shì)：1.體積小、重量輕。適合于對(duì)安裝空間和重量要求苛刻的場(chǎng)合，例如彈載測(cè)量等。2.低成本。3.高可靠性。內(nèi)部無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，全固態(tài)裝置，抗大過載沖擊，工作壽命長。4.低功耗。5.大量程。適于高轉(zhuǎn)速大g值的場(chǎng)合。6.易于數(shù)字化、智能化。可數(shù)字輸出，溫度補(bǔ)償，零位校正等。從力學(xué)的觀點(diǎn)近似的分析陀螺的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把它看成是一個(gè)剛體，剛體上有一個(gè)萬向支點(diǎn)，而陀螺可以繞著這個(gè)支點(diǎn)作三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以陀螺的運(yùn)動(dòng)是屬于剛體繞一個(gè)定點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。抗震慣性導(dǎo)航系統(tǒng)