陀螺仪

陀螺仪是大多数传感器中使用的传感器类型之一。 惯性导航系统. 大多数惯性导航系统使用的其他传感器类型包括 加速度计陀螺仪是测量直线运动的好帮手，但对旋转运动却无能为力--这就是陀螺仪的用武之地。陀螺仪根本不关心直线运动，只关心旋转。在描述不同的惯性导航系统时，"陀螺仪 "一词会有不同的含义，这取决于所描述的系统类型。

在传统意义上，陀螺仪采用一个或多个旋转转子，这些转子被固定在万向节中或悬挂在其他系统中，旨在使其免受外部扭矩的影响。这种陀螺仪的工作原理是，一旦转子开始旋转，它就会保持轴线或旋转方向。换句话说，如果你在陀螺仪的旋转轴上投射一条线，无论你如何扭转陀螺仪，投射线都会始终指向同一个位置。显然，如果你能对陀螺施加扭矩，陀螺就会被迫移动，但这正是万向节的设计初衷。

万向节使用多个安装在内部的同心圆环，通过正交排列的枢轴连接。这种设计允许陀螺仪在三轴上自由旋转，前提是圆环不处于万向节锁定状态。当两个轴对齐时，就会发生万向节锁定。在这种状态下，万向节只有两个自由度，而不是三个自由度，因此在某个方向施加的外部扭矩可能会影响旋转轴。

由于陀螺仪的转子希望保持其初始旋转轴，因此可以在万向节上安装传感器，以测量其所连接的外部框架的相对方向变化。通过这种方式，就可以保持外部框架相对于陀螺仪轴线的方向。左侧的图片说明了这一点。

带式导航仪中使用的陀螺仪不会出现万向节锁定问题。这是因为它们不是传统意义上的陀螺仪。相反，它们是测量角速度的 MEMS 设备，通常以 °/s（表示：每秒度数）为单位。因此，无论 MEMS 陀螺指向哪个方向，只要它没有围绕测量轴旋转，就会输出 0 °/s 的值。然而，如果陀螺仪围绕其测量轴旋转，每转一圈需要大约一秒钟的时间，那么它将输出 360 °/s 的值。

根据旋转的方向，这将是正值或负值。