在接下來的內(nèi)容中，我們將更多地了解陀螺儀在國民生活應(yīng)用中的表現(xiàn)。我們大致了解陀螺儀的來歷，原理和種類，那么，它與我們的日常生活有怎樣的關(guān)系呢？陀螺儀器較早是用于航海導(dǎo)航，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它在航空和航天事業(yè)中也得到普遍的應(yīng)用。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。陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和無人駕駛技術(shù)，提供準(zhǔn)確的定位和導(dǎo)航功能。黑龍江高動(dòng)態(tài)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

隨著物理學(xué)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，陀螺儀的種類也日趨豐富，精度也在不斷提高。目前廣為人知的陀螺儀類型有光纖陀螺儀、激光陀螺儀和MEMS陀螺儀等。雖然MEMS陀螺儀在精度上可能不如光纖和激光陀螺儀，但其體積小、功耗低、成本低且易于批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，使其在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。MEMS陀螺儀的角速度測(cè)量原理基于一種非真實(shí)存在的力——科里奧利力。這種力是在非慣性參考系下引入的慣性力，引入之后便可以應(yīng)用牛頓經(jīng)典力學(xué)定律。我們假設(shè)一個(gè)黑色質(zhì)量塊以特定的速度V沿著一個(gè)方向移動(dòng)，當(dāng)外部角速率被施加時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于施加角速度方向的力，導(dǎo)致質(zhì)量塊發(fā)生位移。黑龍江高動(dòng)態(tài)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺儀可以用于火箭和導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)，提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航和定位功能。

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。

陀螺儀的作用，這陀螺儀和重力傳感器有什么區(qū)別呢？區(qū)別很多，但較大的區(qū)別就是重力傳感對(duì)于空間上的位移感受維較少，能做到6個(gè)方向的感應(yīng)就已經(jīng)很不錯(cuò)了，而陀螺儀則是全方面的。這很重要，毫不夸張的說，這兩者不是一個(gè)級(jí)別上的產(chǎn)品。可能看到這里，大家還是會(huì)覺得有些迷惑，既然陀螺儀很厲害，那么它在手機(jī)上到底有什么用呢？我們不妨來看看。導(dǎo)航。陀螺儀自被發(fā)明開始，就用于導(dǎo)航，先是德國人將其應(yīng)用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手機(jī)的導(dǎo)航能力將達(dá)到前所未有的水準(zhǔn)。實(shí)際上，目前很多專業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀，如果手機(jī)上安裝了相應(yīng)的軟件，其導(dǎo)航能力絕不亞于目前很多船舶、飛機(jī)上用的導(dǎo)航儀。陀螺儀特點(diǎn)包括響應(yīng)速度快、精度高、不受外部環(huán)境影響等，能夠提供可靠的姿態(tài)控制和導(dǎo)航信息。

陀螺儀的應(yīng)用場(chǎng)景，慣性導(dǎo)航，在航空航天事業(yè)中普遍應(yīng)用，配合GPS提高導(dǎo)航精度（感知方向/速度的改變），已知起始位置/朝向，將每個(gè)時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向與朝向，通過積分運(yùn)算后得到較終的朝向、位置信息。慣性姿態(tài)計(jì)算，體感操作（和平精英）、手勢(shì)控制（Smart Car教育機(jī)器人）、空間音頻（Airpods）、頭部追蹤（VR/AR頭顯）、飛控（無人機(jī)）、穩(wěn)定（穩(wěn)定器）。手機(jī)應(yīng)用：計(jì)步、攝像頭防抖、橫豎屏感應(yīng)切換、抬屏顯示、360°視圖顯示（可以根據(jù)手機(jī)的方位與角度查看不同視角，eg.星空APP）、搖一搖現(xiàn)代陀螺儀采用微電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)小型化、集成化和智能化，提高系統(tǒng)性能。重慶慣導(dǎo)廠商

在地面車輛導(dǎo)航、水下探測(cè)器以及工業(yè)機(jī)器人中，陀螺儀也發(fā)揮著重要作用，提供姿態(tài)感知和運(yùn)動(dòng)控制支持。黑龍江高動(dòng)態(tài)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?，單自由度陀螺儀可以敏感某一軸相對(duì)慣性空間的角速度。黑龍江高動(dòng)態(tài)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)