ジャイロ

ジャイロは、ほとんどのセンサーで使用されているセンサーのひとつである。 慣性航法システム（INS）. ほとんどの慣性航法システムで使用される他のセンサータイプの1つは、次のとおりである。 加速度計ジャイロは直線運動を測定するのには適しているが、回転は苦手だ。ジャイロは直線運動にはまったく関心がなく、回転にしか関心がない。さまざまな慣性航法システムを説明するとき、「ジャイロ」という用語は、説明されるシステムのタイプによって異なる意味を持つことがあります。

伝統的な意味でのジャイロスコープは、外部トルクから分離するように設計された、ジンバルに保持された、または他のシステムに吊り下げられた、1つまたは複数の回転するローターを採用している。このタイプのジャイロスコープが機能するのは、ローターがいったん回転すると、その軸や回転を維持しようとするからだ。言い換えれば、ジャイロの回転軸を通る線を投影した場合、ジャイロをどのようにねじって回そうとしても、投影された線は常に同じ場所を指し続けようとする。もちろん、トルクをかければジャイロは動かざるを得ないが、ジンバルはそれを防ぐために設計されている。

ジンバルは、互いに直交するように配置されたピボットを介して接続された、互いに内側に取り付けられた多数の同心円状のリングを使用する。この設計により、リングがジンバルロックしていなければ、ジャイロは3軸で自由に回転できる。ジンバルロックは、2つの軸が一直線になったときに起こる。この状態では、ジンバルの自由度は3つではなく2つになるため、ある方向に加えられた外部トルクが回転軸に影響を与える可能性がある。

ジャイロのローターは最初の回転軸を維持したいので、ジンバルにセンサーを取り付け、それが取り付けられている外部フレームの向きの相対的な変化を測定することができる。こうすることで、外部フレームがジャイロの軸に対してどのような向きになっているかを把握することができる。左の画像はこれを示している。

ストラップ型ナビゲーターに使われているジャイロは、ジンバルロックに悩まされることはない。伝統的な意味でのジャイロではないからだ。その代わり、角速度を測定するMEMSデバイスである。つまり、MEMSジャイロがどの方向を向いていても、測定軸を中心に回転していない限り、0°/sの値を出力する。しかし、ジャイロが測定軸を中心に回転し、1回転するのに約1秒かかるとすると、360°/sの値を出力することになる。

これは回転方向によってプラスにもマイナスにもなる。