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高科技应用—陀螺仪一、陀螺仪(gyroscope)螺旋仪是一种用来传感与维持方向的装置，它是基于角动量守恒的原理设计出来的。
陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。
陀螺仪一旦开始旋转，由于转子的角动量作用，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。
人们利用陀螺的这一力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。
比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动、地球在太阳(月球)引力矩作用下的旋进(岁差)等。
陀螺仪基本上就是运用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质，所制造出来的定向仪器。
不过它必需转得够快，或者惯量够大(也可以说是角动量要够大)。
不然，只要一个很小的力矩，就会严重影响到它的稳定性。
陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。
传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。
指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。
现在的陀螺仪分为，压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪，激光陀螺仪，都是电子式的，可以和加速度计，磁阻芯片，GPS，做成惯性导航控制系统。
二、陀螺仪工作原理陀螺仪，是一个圆形的中轴的结合体。
静止与运动的陀螺仪本身并无区别，如果静止的陀螺仪本身绝对平衡的话，抛除外在因素陀螺仪是可以不依靠旋转便能立定的。
而如果陀螺仪本身尺寸不平衡的话，在静止下就会造成陀螺仪模型倾斜跌倒，因此不均衡的陀螺仪必然依靠旋转来维持平衡。
陀螺仪本身与引力有关，因为引力的影响，不均衡的陀螺仪，重的一端将向下运行，而轻的一端向上。
在引力场中，重物下降的速度是需要时间的，物体坠落的速度远远慢于陀螺仪本身旋转的速度时，将导致陀螺仪偏重点，在旋转中不断的改变陀螺仪自身的平衡，并形成一个向上旋转的速度方向。
当然，如果陀螺仪偏重点太大，陀螺仪自身的左右互作用力也将失效!而在旋转中，陀螺仪如果遇到外力导致陀螺仪转轮某点受力。
陀螺经纬仪工作原理
陀螺经纬仪是一种使用陀螺仪原理来测量方向和角度的仪器。
其工作原理如下：
1. 陀螺仪原理：陀螺仪是基于刚体运动学的原理。
当陀螺在一个力作用下旋转时，其角动量会保持不变。
利用这个原理，陀螺经纬仪可以通过测量陀螺转动时的角度和速度来确定物体的方向和角度。
2. 基本组成：陀螺经纬仪通常由一个陀螺仪和陀螺仪支架组成。
陀螺仪支架负责固定陀螺仪并提供支撑。
3. 工作过程：当陀螺经纬仪静止时，陀螺仪的转动轴指向地球的北极。
当陀螺经纬仪转动或受到外部扰动时，陀螺仪的转动轴会发生变化。
陀螺仪会通过检测自身的角度和速度来确定变化的方向和角度。
4. 输出信号：陀螺经纬仪会将测量到的方向和角度转换为电信号输出。
这些信号可以用来控制导航系统、飞行器或其他需要精确定位和导航的设备。
总的来说，陀螺经纬仪利用陀螺仪原理测量物体的方向和角度。
通过检测陀螺仪的角度和速度变化，可以确定物体的方向和角度，并将这些信息转换为电信号输出。
陀螺仪工作原理与应用（陀螺经纬仪Jyro Station）来源：译自日本《测量》06年8月号作者：日本测量仪器工业会更新日期：2006-9-22 阅读次数：3235为了求得测量的基准方位和日照时间的方位，必须使用磁针罗盘仪进行天体观测。
然而，磁针罗盘仪的精度有限，在天体观测中还要受到确保通视、天气、场所和时间等观测条件的影响。
为了解决这些问题，可采用利用了力学原理求得真北的陀螺经纬仪。
陀螺经纬仪在隧道测量以及由于不能和已知点通视而无法确定方位、方向角的情况下都能发挥很大的作用。
（图1：陀螺工作站）1、陀螺工作站的原理高速旋转的物体的旋转轴，对于改变其方向的外力作用有趋向于铅直方向的倾向。
而且，旋转物体在横向倾斜时，重力会向增加倾斜的方向作用，而轴则向垂直方向运动，就产生了摇头的运动（岁差运动）。
当陀螺经纬仪的陀螺旋转轴以水平轴旋转时，由于地球的旋转而受到铅直方向旋转力，陀螺的旋转体向水平面内的子午线方向产生岁差运动。
当轴平行于子午线而静止时可加以应用。
2、陀螺工作站的构造（图4：陀螺经纬仪的构造 0点调整螺丝，吊线，照明灯，陀螺转子、指针、供电用馈线、反射镜、陀螺马达、刻度线、目镜）。
陀螺经纬仪的陀螺装置由陀螺部分和电源部分组成。
此陀螺装置与全站仪结合而成。
陀螺本体在装置内用丝线吊起使旋转轴处于水平。
当陀螺旋转时，由于地球的自转，旋转轴在水平面内以真北为中心产生缓慢的岁差运动。
旋转轴的方向由装置外的目镜可以进行观测，陀螺指针的振动中心方向指向真北。
利用陀螺经纬仪的真北测定方法有“追尾测定”和“时间测定”等。
追尾测定[反转法]利用全站仪的水平微动螺丝对陀螺经纬仪显示岁差运动的刻度盘进行追尾。
在震动方向反转的点上（此时运动停止）读取水平角。
如此继续测定之，求得其平均震动的中心角。
用此方法进行20分钟的观测可以求得+/-0。
5分的真北方向。
时间测定[通过法]用追尾测定观测真北方向后，陀螺经纬仪指向了真北方向，其指针由于岁差运动而左右摆动。
简述陀螺经纬仪定向的主要内容
陀螺经纬仪定向是指使用陀螺经纬仪来定位和导航时，对载体位置、航向、航速等进行定向的一种技术。
这种技术由三部分组成：陀螺经纬仪、信号处理器和定位数据库。
一、陀螺经纬仪
陀螺经纬仪（gyroscopic compasses）是一种采用陀螺仪原理的测量仪器，它能够测出地球自转和航行距离。
它的主要原理是：假设地球的自转旋转方向不变，空间内的惯性外框与地球的外框是一致的，那么只需要知道航行距离就可以测量出地球的旋转角度。
陀螺经纬仪由一组大型陀螺仪和支架组成，可以测量地球自转的旋转角度。
二、信号处理器
陀螺经纬仪的信号处理器是解算陀螺经纬仪测量出的地球自转
角度，并将其转换成地球表面上航行对应的航向方位和航行距离，以及航行者在地球表面上的经纬度位置。
三、定位数据库
定位数据库提供了载体在地球表面上定位时，所需要的地理信息，包括航行者所在地点经纬度、海拔高度、地形、气候等。
定位数据库中的信息是通过GPS和地形测量技术来收集的，可以提供精确的定位信息，这些信息的汇总就是定位数据库。
以上就是陀螺经纬仪定向的主要内容。
陀螺经纬仪定向主要依靠陀螺经纬仪、信号处理器以及定位数据库等来实现载体定位、航向定位和航行距离测量。
陀螺经纬仪定向技术已经广泛应用于航空、商业
航行、军事行动及旅游导游等方面，在实现人与机器的协同智能定位方面发挥着重要作用。
科技成果——陀螺经纬仪、陀螺罗盘技术开发单位中国船舶重工集团公司第七〇七研究所
技术简介
陀螺经纬仪是一种以经纬仪或全站仪作为方位引出装置的惯性定向装置，可自主测定真北方位及当地子午线。
在军事领域，广泛应用于炮兵阵地连测、导弹初始对准、惯性设备标定以及大地测量；在民用领域，可应用于矿山测量、隧道贯通工程、造船、大地测量等方向。
其基本原理是用悬挂且重心下移的陀螺灵敏部，敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生一个向北进动的力矩，使陀螺灵敏部主轴（即H向量）围绕子午面往复进动或在外力矩作用下处于平衡状态，通过传感器或光学系统进行自动测量或观测，得到真北方位。
综上所述，与平台类和捷联式寻北仪有很大不同，陀螺经纬仪一般采用相对简单和特殊的结构形式得到较高的定向精度；方位引出采用经纬仪或全站仪等相对较为复杂的光学或光电仪器，具有完备的测角或测距能力，可以胜任大多数大地测量和较为特殊的工程测量工作。
主要技术指标
定向精度：在53°S-53°N纬度范围内，陀螺罗盘的定向精度（1σ）为5″-30″；
定向时间：定向时间不大于为5min-12min不等；
重量：8kg-12kg；
工作温度范围：-40℃到60℃；
适用纬度范围：70°S-70°N。
技术特点
陀螺经纬仪产品型谱完备，指标上全面覆盖了低精度、中精度和高精度，工作方式上覆盖了半自动、自动和全自动，使用方式上覆盖了地面和车载等。
该类产品技术状态稳定，已完成型谱化、系列化工作，针对民品行业特点和用户需求进行适当改进后，可很好地满足民用应用需求。
国外代表产品为德国DMT公司的GYROMAT3000陀螺经纬仪，该产品在环境适应能力、可靠度、寻北稳定性以及定向时间等指标上均优于上述产品。
技术水平国内领先
适用范围适用于矿山测量、隧道工程、造船、大地测量等领域。
专利状态授权专利2项，受理专利3项
技术状态批量生产阶段、成熟应用阶段
合作方式产品销售、技术服务、工程承包
预期效益
陀螺经纬仪作为一种可全天候工作的自主式测量仪器，其性能参数处于国内先进水平，已达到国际同类产品的水平，目前已实现了批量生产。
除军事领域应用以外，还可广泛应用于惯性仪器仪表和大型精密设备的安装和校准、隧道施工以及矿山井下测量作业等国民经济建设领域，该系统具有广阔的市场前景。
目前技术开发单位已累计生产陀螺经纬仪类产品千余套，产值近3亿元。
该类系统的民品市场扩展能力较强，估计在国内约有数亿元以上的市场。
根据目前的市场情况，国外公司对发展中国家实行长期
的技术封锁，核心技术严格保密，并且产品价格昂贵，因此外贸出口的前景也较为看好，其市场容量约有1亿元人民币以上。
