陀螺定向测量报告记录
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中国人民解放军第一〇〇一工厂
陀螺仪定向报告
XXX矿业1# 与3# 斜坡道实测
2015年10月26日
潼金矿业1#、3#斜坡道陀螺定向测量成果报告
1 定向设备
本次陀螺定向采用中国人民解放军第一〇〇一工厂自主研发、生产的HGG05型陀螺全站仪(1σ≤5″)，编号15001，上置中翰测绘公司生产的TS-802N型全站仪。
2 数据来源
点位信息由XXX矿业地勘部提供。
表1 控制点信息
点位X Y
G3007 3816634.319 428917.073
G3006 3816594.778 428824.508
G3024 3811951.219 432293.488
G3022 3812175.001 432187.585
1053 3814565.216 430662.229
1055 3814721.892 430541.139
E106 3814496.765 431437.456
E107 3814459.429 431541.895
3083 3811452.311 431630.663
3082 3811581.143 431634.860 其中地面控制点为：G3007、G3006；G3024、G3022。
α=246°52′09″，根据计算得知控制边方位角分别为：3006
G
G3007→
α=334° 40′ 28″。
G3024→
G
3022
3 定向过程
1) 在控制边进行2测回定向测量，标定仪器常数； 2) 在待定边进行3测回定向测量；
3) 在原控制边进行2测回定向测量， 以两次控制边测量结果检验仪器的稳定性和精度，确保陀螺定向成果准确可靠。 4 陀螺定向的限差要求
1) 同一条边各测回测量结果最大互差不得超过10″； 2) 两次地面控制边测量结果均值之差不得大于15″。 5 数据处理结果
5.1 方法1数据处理方法及结果 5.1.1 仪器常数的计算
1T 1T1－－A A A C γα+==控制控制
式中：?－仪器常数；
控制α－控制边坐标方位角，即3006G G3007→α、3022G G3024→α；
1γ－控制边仪器架设点子午线收敛角；
1T A －控制边测得(含复测)的陀螺方位角均值；
子午线收敛角1γ用下式计算。
?λλγsin )-(1中控制=
式中：控制λ－控制边仪器架设点经度，精确到秒；
中λ－仪器架设点所处3°带中央子午线；
?－仪器架设点纬度，精确到分。
标定仪器常数实测陀螺方位角结果见表2。
表2 仪器常数陀螺测定
序号控制边编号陀螺方位角均值（
1
T
A）互差
1 G3007→G3006246°25′54″
246°25′55.5″3″246°25′57″
2 G3024→G3022 334°15′54″
334°15′56″4″334°15′58″
5.1.2 待测边测量陀螺方位
待测边测定陀螺方位角结果见表3。
表3 待测边陀螺测定
序号待测边编号陀螺方位角均值（
待测
A）互差
1
1#斜坡道
1053→1055
321°53′09″
321°53′12.7″6″
321°53′15″
321°53′14″
2 1#斜坡道
E106→E107109°15′34″
109°15′35″3″109°15′34″
109°15′37″
3 3#斜坡道
3083→3082001°26′14″
001°26′18″6″001°26′20″
001°26′20″
5.1.3 复测仪器常数
仪器常数复测陀螺方位角结果见表4。
表4 复测仪器常数
序号控制边编号陀螺方位角均值两次标定常数陀螺方位角均值互差
1 G3007→G3006246°26′07″
246°26′08.5″13″246°26′10″
2 G3024→G3022334°15′46″
334°15′49.5″ 6.5″334°15′53″
经复测，两次控制边测量结果均值之差为分别为13″、6.5″，满足陀螺定向限差要求。 5.1.4 仪器常数的确定
仪器常数见表5。
表5 仪器常数
控制边
控制边坐标
方位角(控制α) 控制边子午线收敛角（1γ）
控制边测得陀螺方位角均值（1T A ）
仪器常数 (C ) G3007→G3006 246°52′09″ -26′16.72″ 246°26′02″ -9.72″ G3024→G3022
334°40′28″
-24′59.47″
334°15′52.8″
-24.27″
5.1.5 数据处理
1) 待测边坐标方位角计算
2γα-+=C A 待测待测
式中：待测α－待测边坐标方位角；
待测A －待测边实测陀螺方位角；
2γ－待测边仪器架设点子午线收敛角。
子午线收敛角2γ用下式计算。
?λλγsin )-(2中待测=
式中：待测λ－待测边仪器架设点经度，精确到秒；
中λ－仪器架设点所处3°带中央子午线；
?－仪器架设点纬度，精确到分。
2）子午线收敛角计算的说明
利用高斯坐标反算，选取与控制边相同的地球半径与扁率分母及参考椭球，由X ，Y 计算出仪器架设点（控制边、待测边）的经纬度，进而计算出相应的子午线收敛角。 5.1.5 测量结果
1）待测边（1053→1055）的坐标方位角为322°18′39.95″； 2）待测边（E106→E107）的坐标方位角为109°40′44.96″； 3）待测边（3083→3082）的坐标方位角为001°51′7.66″。 5.2 方法2数据处理方法及结果 5.2.1 仪器常数的确定
1T A -=?控制α
其中：控制α－控制边坐标方位角；
1T A －控制点测得(含复测)陀螺方位角均值。
方法2仪器常数见表6。
表6 方法2仪器常数
控制边
控制边坐标
方位角(控制α) 控制边测得陀螺方位角均值（1T A ）
仪器常数 (?) G3007→G3006 246°52′09″ 246°26′02″ 26′07″ G3024→G3022
334°40′28″
334°15′52.8″
24′35.2″
5.2.2 数据处理
待测边坐标方位角用下式计算。
γ
α?++?=2T A 待
其中： ?－仪器常数；
2T A －待测边测得陀螺方位角均值；
γ?－控制边仪器架设点与待测边仪器架设点子午线收敛角之差。
子午线收敛角之差的计算公式用下式计算。
?λλγsin )-(待测控制=?
其中：待λ－待测边仪器架设点经度，精确到秒；
控制λ－控制边仪器架设点经度，精确到秒；
?－陀螺仪架设点纬度，精确到分。
5.2.3 测量结果
1）待测边（1053→1055）的坐标方位角为322°18′41.39″； 2）待测边（E106→E107）的坐标方位角为109°40′46.36″； 3）待测边（3083→3082）的坐标方位角为001°51′07.60″。 6 精度分析
1）同一条边各测回测量结果最大互差均未超过10″，详见表2、表3互差，表明仪器内符合精度符合要求；
2) 两次地面控制边测量结果均值之差均未超过15″，详见表4两次标定常数陀螺方位角均值互差，表明仪器外符合精度符合要求；
3）方法1仪器常数C 互差14.55″，表明仪器在经过运输和纬度发生
变化时仪器常数稳定性符合要求。
陀螺逆转点法定向及精度评定 摘要 隧道或井巷工程测量导线布设的形式因受巷道形状的制约，若单纯采用改变导线布设形式或提高测角次数与精度等方法，往往难以满足工程施工对于测量的精度要求。陀螺经纬仪是测量井下导线边方位角、提高测量精度的重要仪器。尤其是在贯通测量中陀螺经纬仪的应用非常广泛。贯通测量是一项十分重要的测量工作,必须严格按照设计要求进行。巷道贯通后,其接合处的偏差不能超过一定限度,否则就会给采矿工程带来不利影响,甚至造成很大的损失。本文对陀螺经纬仪工作原理介绍，以及陀螺经纬仪在贯通测量中的精度评定。陀螺经纬仪在不同领域的贯通测量工作中运用实例的分析，总结出在贯通测量导线加测陀螺定向边的最佳位置。 关键词：陀螺定向，贯通测量，陀螺经纬仪，精度评定 ABSTRACT Tunnel or shaft engineering measurement wires for the form of roadway, if simple shape by changing arrangement forms or improve wires and precision Angle measurement methods, and often difficult to satisfy the measurement accuracy for engineering construction. Gyro theodolite is measured in wire edge Angle, improve the measuring precision instruments. Especially in the measurement of the photoelectric theodolite gyro breakthrough is used extensively. Through measurement is a very important measurement work, must strictly according to the design requirements. The roadway expedite, its joint deviation cannot exceed a certain limit, otherwise they will be detrimental to the mining project, and even cause great losses. This paper introduces working principle of gyro theodolite, as well as the breakthrough in the measurement of the gyro theodolite accuracy assess. Gyro theodolite in different fields
成绩 陀螺仪理论及应用 实验报告 院（系）名称自动化科学与电气工程学院专业名称自动化 学生学号xxxxxxx 学生姓名xxx 指导教师 2015年6月
实验一陀螺仪基本特性试验 一、实验目的 1.用实验的方法观察并验证陀螺仪的基本特性——定轴性，进动性和陀螺力矩效应。 2.学习使用陀螺实验用主要设备——转台。 3.利用线性回归方法进行数据处理。 二、实验设备 1.TZS-74陀螺仪表综合试验转台。 2.双自由度陀螺仪。 3.砝码。 4.实验用电源：交流220V，50~（转台用）36V，400~三相电源。 三、实验内容和步骤 （一）定轴性实验 1.陀螺马达不转时，开动转台，观察陀螺仪是否有定轴性。 2.接通电源，几下陀螺转子的转速方向，开动转台观察转子转动时陀螺仪的定轴性。 （二）进动性实验 1.外加力矩，观察进动现象。根据进动规律判断角动量H的方向，并和上面记下的 转速方向做一比较。 2.测量进动角速度和外加力矩的关系： （1）在加力杆的前后标尺上分别加不同重量的砝码，记录进动的角度与实践，列 表并计算出对应于每一外加力矩的进动角速度值，画出实验曲线。 （2）根据进动规律 x M H ω= （H J =Ω）计算出对应于每一外加力矩的进动角速 度，画出理论曲线。 （3）将实验曲线与理论曲线进行比较并说明产生误差的原因。 （4）用线性回归的方法进行数据处理，并通过求回归系数的方法求出角动量H的值。 3.测量进动角速度和角动量的关系 在同一外力矩作用下，测量陀螺马达在额定转速下和断电一分钟后的进动角速度（断电一分钟后马达转速低于额定转速）。根据实验结果说明进动角速度和角动量的关系。 （三）陀螺力矩实验 1.开动转台，使双自由度陀螺仪基座转动，观察有无陀螺力矩效应，并说明原因。
解析矿山测量中陀螺全站仪的应用 发表时间：2018-12-21T15:25:40.800Z 来源：《防护工程》2018年第28期作者：赵晓江[导读] 简要分析了矿山测量中陀螺全站仪的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。冀中能源股份有限公司邢台矿地测科河北省邢台市 054000 摘要：随着时代的进步和社会经济的发展，我国矿山行业发展迅速，矿山测量受到了越来越多人的重视。因为陀螺全站仪具有一定的优势，所以，它被广泛应用到矿山测量工作中。在具体的实践过程中，要重视陀螺全站仪的操作技术和环境，因为这两个因素会直接影响测量精度。简要分析了矿山测量中陀螺全站仪的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。 关键词：矿山测量；陀螺全站仪；应用；测量精度 随着现代科学技术的快速发展，测绘科技领域涌现出一批新的仪器设备，基于光机电一体的陀螺全站仪就是其中之一。陀螺全站仪依其特性，可以在隐蔽地区独立的进行大地方位角的测定，因此在矿山测量中发挥着重要作用。例如在立井联系测量中，陀螺全站仪测定井下基边间坐标方位角，其定向精度远高于传统的几何定向的精度；在大型贯通工程测量中，加测陀螺方位角，可以有效控制贯通导线测量的误差传播，大大提高贯通精度。 一、概述 随着国民经济和社会建设的快速发展,在国土资源的合理利用以及矿山信息化和数字化管理中对测绘精度要求越来越高。随着测绘仪器的不断更新和改进,陀螺全站仪的出现,数字化测图以其测图精度高、数据采集快,产品的使用与维护方便、快捷、直观、利用率高,广泛用于测绘生产和矿山企事业等部门,并为广大用户所接受。由于数字化测图技术便于图件的更新,并可作为GIS的信息源,所以陀螺全站仪的出现代替了陀螺经纬仪量距的不足,能够更好的及时准确地提供各类基础数据更新GIS的数据库,保证地理信息的可靠性和现势性,为GIS的辅助决策和空间分析发挥作用,促进了测绘行业的自动化、现代化、智能化,为矿山信息化和数字化管理产生积极的影响。为了能够更好更准确对企业进行管理和维护煤矿企业的正常生产,王村煤矿组织一次测量。 二、陀螺仪的定向方法 在地球自转的作用下，陀螺仪在高速旋转的过程中，在真北方向会出现往返摆动的情况，这种运动就是阻尼运动，摆动的平衡位置是真北方向。正是因为陀螺全站仪的这个特性，所以，在精确的定向观测中经常会用到它，并且还会应用逆转点法和中天法。 1.逆转点法定向，逆转点是指在反转位置，发生在陀螺转子摆动曲线摆动方 向上的点。逆转点法的定向原理是利用全站仪照准部对摆动着的陀螺转子进行连续跟踪，并且在光标线的多个左右逆转点处对全站仪水平度盘的读数进行记录，然后将这些水平度盘读数综合起来寻求苏勒平均值，这样就可以求出真北方向在度盘上对应读数的位置，并确定真北方向。 2.中天法定向，中天法定向技术是观测陀螺仪的运转，确定近似北方的方向，然后读记摆动的指标线反复经过划线板零线的时间，并且将到达东、西逆转点时的水平度盘读数也纳入读记范围。经过一系列的计算就可以获取近似北方方向的改正数，进而确定测站的真北方向。 三、陀螺全站仪及其工作原理 1.陀螺全站仪组成，陀螺全站仪是由陀螺仪、电源和具有连接陀螺仪硬件接口的全站仪组合而成。电源是供陀螺仪高速旋转以充分体现其定轴性和进动性的高容量电池。陀螺仪是由转子、陀螺架和悬挂带构成的具两个半自由度的装置，转子在通电后可以绕其轴高速旋转，陀螺架使其轴可以在垂直立面内作仰俯运动，柔性极佳的悬挂带可以使陀螺轴在水平面内自由转动。 图1 2.陀螺仪的定向原理概述，陀螺全站仪能够进行定向主要由三个因素构成，即陀螺仪的“定轴性”、“进动性”和地球的自转。陀螺仪的定轴性：就是指高速旋转的陀螺转子，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上的情况下，其自转轴X保持其原来指向稳定不变的特性。这一特性与陀螺转子的动量矩H有关，动量矩H越大，则陀螺仪的定轴性越好。陀螺仪的进动性：就是当陀螺转子以高速旋转时，如果X轴上受到外力P的作用，则陀螺并不是绕着由此而产生的外力矩（Y轴）转动，而是绕着与之相垂直的Z轴进动。进动方向与陀螺自转角速度方向有关，也与所受外力矩方向有关。地球的自转：当我们把视角放在地球的北极时，地球是绕其轴自西向东旋转的。在地球上任一点（除两极之外）处的水平面，被过该点的子午线分为东西两大部分，且始终随地球自转而作西升东降的运动，只有在子午线上的点保持不升不降。如图1所示，当陀螺轴正端位于子午线以东时，将感应到来自水平面东降而带来的向下压力P，由此而产生使X轴绕Y轴旋转的外力矩Mp。根据陀螺的进动性和进动规律，陀螺轴正端（X）并不绕Y轴转动，而是绕Z轴由东向子午北方向进动。进动的角速度ωp与陀螺的动量矩H成反比，与外力矩Mp成正比。同理，当陀螺轴正端位于子午线以西时，将感应到来自水平面西升带来的向上升力，此时陀螺轴的进动方向为由西向子午北方向进动。如此，高速旋转的陀螺转子轴围绕子午北方向左右摆动，其平衡位置即为过该点的子午北方向。 3. 陀螺方位角与坐标方位角的关系，如图2所示，CD为测线，C点为测站，T为过C点的陀螺北方向，N为过C点的子午北方向，X为过C点的坐标北方向。图中所注ACD、TCD、ACD分别为CD边的坐标方位角、陀螺方位角和大地方位角，γ为过C点的子午线收敛角。陀螺方位角TCD与大地方位角ACD两者非常接近，其差值?在一次定向过程中保持不变，被称之为仪器常数。在C点架设陀螺全站仪进行陀螺定向观测，可测得CD的陀螺方位角TCD。
导航原理实验报告 院系： 班级： 学号： 姓名： 成绩： 指导教师签字： 批改日期：年月日 哈尔滨工业大学航天学院 控制科学实验室
实验1 二自由度陀螺仪基本特性验证实验 一、实验目的 1．了解机械陀螺仪的结构特点； 2．对比验证没有通电和通电后的二自由度陀螺仪基本特性表观； 3．深化课堂讲授的有关二自由度陀螺仪基本特性的内容。 二、思考与分析 1． 定轴性 （1） 设陀螺仪的动量矩为H ，作用在陀螺仪上的干扰力矩为M d ，陀螺仪漂移角 速度为ωd ，写出关系式说明动量矩H 越大，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高. 答案： d d H M ω=? /sin d d H M θω = 干扰力矩M d 一定时，动量矩H 越大，陀螺仪漂移角速度为ωd 越小，陀螺漂移越小， 陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高. （2） 在陀螺仪原理及其机电结构方而简要蜕明如何提高H 的量值? 答案：H J =Ω 由公式2A J dm r = ???可知 提高H 的量值有四种途径： 1. 陀螺转子采用密度大的材料,其质量提高了，转动惯量也就提高了。 2. 改变质量分布特性。在质量相同的情况下，若质量分布的半径距质 心越远，H 越大。因此将陀螺转子的有效质量外移，如动力谐陀螺将转子设计成环状。即在陀螺电机定子环中，可做成质量集中分布在环外边缘的环形结构，切边缘部分材质密度大，可提高转动惯量。 3. 增大r,可有效提高转动惯量。 4. 另外可通过采用外转子电机来改变电机质量分布，增大r 。改变电机定转子结构：采用外转子，内定子结构的转子电机。
4. 增加陀螺转子的旋转速度。 2/602(1)/n s f p ωππ==- ，60(1)/n f s p =- 提高电压周波频率 f ↑——〉n ↑——H ↑ f=400Hz 适当减少极对数 ，如取p=1 适当减少转差率s ，可通过减少转子支承轴承摩擦来实现 2．进动性 (1) 在外框架施加一沿x 轴正方向作用力矩时，画出动量矩H 的进动方 向及矢量M ，ω，H 的关系坐标图。(设定H 沿Z 轴正方向)并在坐标中标出陀螺仪自转轴的旋转方向n 。 b) 在内框架施加一沿Y 轴正方向作用力矩时，画出动量矩H 的进动方向及 矢量M ，ω,H 的关系坐标图。(设定H 沿Z 轴正方向)并在坐标中标出陀螺仪自转轴的旋转方向n 。
第二章陀螺全站仪 §2.1 陀螺仪及其基本特性（龚建） 一、陀螺仪及其分类 陀螺仪 凡是绕定点高速旋转的物体，或绕自身轴高速旋转的任意刚体，都称为陀螺。如图2-1所示，设刚体上有一等效的方向支点O。以O为原点，作固定在刚体上的动坐标系O-XYZ。刚体绕此支点转动的角速度在动坐标轴上的分量分别为ωx、ωy、ωz，若能满足以下条件： ωz＞＞ωx ωz＞＞ωy ωz≈Const （2-1） OZ 为进动运动。 转的地球，而近代物理中广义的定义是：凡是能测量物体相对惯性空间作旋转的装置都叫陀
螺仪，如激光陀螺仪。 陀螺仪的自由度 陀螺仪基本上是一个匀质的转子，其质量大部分集中在轮缘，它能围绕其质量对称轴高速旋转。将转子安置在特殊的悬挂装置上，没有外力作用，使其具有两个或三个回转轴的整个装置，称为具有两个或三个自由度的陀螺仪。 自由陀螺仪的结构如图2-2所示。转子1支撑在内平衡环2上可绕其对称轴作高速度转动，这个轴称为陀螺仪的自转轴，即陀螺主轴，或称X轴。由于转子只能围绕本身轴旋转，因此它具有一个自由度。 转子支撑在内平衡环上，内平衡环又支撑在外平衡环3上，转子和内平衡环一起可绕陀螺仪的内环轴转动，这个轴一般称为Y轴。由于转子既绕本身轴旋转，又可绕内环轴旋转，因此他具有两个自由度。 转子支撑在内平衡环上，内平衡环又支撑在外平衡环上，外平衡环又支撑在底座上，转子和内平衡环、外平衡环一起绕陀螺仪的外环轴转动，这个轴一般称为Z轴。此时由于转子既可绕本身轴旋转，又可绕内、外环轴旋转，因此它具有三个自由度。一般把由内环和外环构成的支架称为万向支架。 如果把陀螺仪的重心与陀螺仪的中心相重合，这种陀螺仪称为三自由度平衡陀螺仪。如果把三自由度陀螺仪限制Y轴或Z轴其中一个自由度，这种陀螺仪称为二自由度陀螺仪。如果把陀螺仪的外环轴下移，偏离陀螺仪的中心，这种陀螺仪称为下悬式陀螺仪或摆式陀螺仪。 摆式陀螺仪如图2-3所示，即在陀螺仪轴上加上悬重G，则重心由陀螺仪中心O下移到
陀螺定向测量 陀螺定向测量(gyrostatic orientation survey)是用陀螺经纬仪测定某控制网边的陀螺方位角，并经换算获得此边真方位角的测量工作。常用于定向连接测量。陀螺方位角，是从陀螺仪子午线(测站上通过假想的陀螺轴稳定位置的子午面，即陀螺仪子午面与地平面的交线)北方向顺时针量至某定向边的水平角。 常用方法 确定测站真子午线北方向的常用方向有:中天法，是通过对陀螺仪轴运转的观测，先确定近似北方向，在连续读记摆动的指标线(陀螺轴)反复经过分划线板零线时的时间，和到达东、西逆转点时的水平度盘读数，经计算获得近似北方向的改正数，进而确定测站真北方向;逆转点法，是用陀螺经纬仪跟踪观测摆动的指标线(陀螺轴)反复到达东、西逆转点时的水平度盘读数，经计算确定测站真北方向。 矿井应用 服了几何定向占用井筒而造成停产、耗费大量人力、物力和时间等缺点，同时也克服了随井筒深度增加而降低定向精度的缺点。由于矿井生产中对陀螺定向测量技术的应用还很少，陀螺定向技术在矿井生产中还缺乏系统性的操作要求及数据处理模式。2011年4月，麦格集团天渱公司螺仪部带领天津707所厂家技术人员到煤矿进行陀螺仪的测量演示，通过TJ9000陀螺全站仪与日本品牌陀螺全站仪比较，获取了实证分析数据。从技术及经济角度考虑，对陀螺定向测量技术的研究，在矿井生产中具有非常重要的意义。 1、陀螺定向作业依据 本次陀螺定向作业依据为1989年1月能源部制定的《煤矿测量规程》并参照1990年原中国统配煤矿总公司组织修订、煤炭工业出版社出版的《煤矿测量手册》。 2、陀螺定向作业仪器 陀螺定向采用中船重工TJ9000陀螺全站仪为例，该仪器是下架式的陀螺仪器，有陀螺仪、全站仪、控制器和三脚架等组成。陀螺仪方位角测定标准偏差为±20"，全站仪测角精度为2"。 3、陀螺定向方法 陀螺定向采用当今先进的积分法进行观测，定向程序为:
惯性导航实验报告 ——陀螺运动特性的研究 实验小组：111711班第四小组 学号：11171016-11171020 依次对应学号：王瑞捷廖旭博周林高硕赵大年指导老师：
惯导实验——陀螺特性的研究 一、实验目的 1、通过四个不同的小实验了解陀螺仪的运动特性 2、了解什么是陀螺的进动性 3、了解什么是陀螺的定轴性 4、了解什么是陀螺的陀螺力矩 二、实验内容 1、实验一 将高速旋转的陀螺转子放在插座上，观察并记录现象和分析原因。 2、实验二 将高速旋转的陀螺转子竖放在转盘上，观察并记录现象和分析原因。 3、实验三 将高速旋转的陀螺转子放在倾斜导轨上使之下滑，观察并记录现象和分析原因。 4、实验四 将高速旋转的陀螺系统放在插座上，分开内外轨使之相互垂直，再分别转动内外轨，观察并记录现象和分析原因。 三、实验记录及原理说明 实验一 1、看到的现象，体现了什么特性？ 现象:可以看见陀螺转子呈锥形左右缓慢转动。 特性:体现了陀螺的进动性。 2、陀螺转速降低后，观察到的现象及原因？ 现象：当陀螺的转速逐渐减慢时，锥形的角度开始变大，且其进动角速度变大。 原因：由于陀螺受到摩擦力的作用，其转速会逐渐降低，即陀螺的角动量H变小，而外力矩不变。由M=ω×H······M=ω*H*sin 可知,此时陀螺的进动角速度ω会变大，锥形角度也变大。 3、手提陀螺转子的感受及原因分析？ 感受：当我们想把高速旋转的陀螺放到转动插座上时，手明显能感受到陀螺的“力”反作用于我们的手。 原因：这是因为高速旋转的陀螺在受到外力矩的时候，陀螺进动，此时陀螺存在一个反作用力矩（即陀螺力矩），其大小与外力矩相等，方向与之相反，并作用于给陀螺仪施加外力矩的物体上，即我们的手。 实验二 1、转盘与转子的转动方向是否一致？原因？ 答：可以看见陀螺转子与转盘一起转动，方向一致。 原因:转盘与转子转动方向一致表现了高速旋转的陀螺有很好的定轴性。另外，在第一段实验中我们说明了陀螺具有陀螺力矩，本实验中竖直放在转盘上的转子与转盘之间存在微小摩擦力，转盘对转子有一个摩擦力矩，因此转子对转盘有一个大小相等方向相反的陀螺力矩。在这个力矩作用下，转盘随着转子有相同的转动方向。（以上是对书本学习后的想法，网上
中国人民解放军第一〇〇一工厂 陀螺仪定向报告 XXX矿业1# 与3# 斜坡道实测 2015年10月26日
潼金矿业1#、3#斜坡道陀螺定向测量成果报告 1 定向设备 本次陀螺定向采用中国人民解放军第一〇〇一工厂自主研发、生产的HGG05型陀螺全站仪(1σ≤5″)，编号15001，上置中翰测绘公司生产的TS-802N型全站仪。 2 数据来源 点位信息由XXX矿业地勘部提供。 表1 控制点信息 其中地面控制点为：G3007、G3006；G3024、G3022。 α=246°52′09″，根据计算得知控制边方位角分别为：3006 G3007→ G α=334° 40′ 28″。 G3024→ 3022 G 3 定向过程
1) 在控制边进行2测回定向测量，标定仪器常数； 2) 在待定边进行3测回定向测量； 3) 在原控制边进行2测回定向测量， 以两次控制边测量结果检验仪器的稳定性和精度，确保陀螺定向成果准确可靠。 4 陀螺定向的限差要求 1) 同一条边各测回测量结果最大互差不得超过10″； 2) 两次地面控制边测量结果均值之差不得大于15″。 5 数据处理结果 5.1 方法1数据处理方法及结果 5.1.1 仪器常数的计算 1T 1T1－－A A A C γα+==控制控制 式中：?－仪器常数； 控制α－控制边坐标方位角，即3006G G3007→α、3022G G3024→α； 1γ－控制边仪器架设点子午线收敛角； 1T A －控制边测得(含复测)的陀螺方位角均值； 子午线收敛角1γ用下式计算。 ?λλγsin )-(1中控制= 式中：控制λ－控制边仪器架设点经度，精确到秒； 中λ－仪器架设点所处3° 带中央子午线； ?－仪器架设点纬度，精确到分。 标定仪器常数实测陀螺方位角结果见表2。
三维轨迹仪的实验报告 实验目的：１确定光纤陀螺仪的工作原理； ２熟悉掌握三维轨迹仪实验的操作步骤； ３练习数据处理软件的应用； ４学会绘制三维轨迹图． 实验仪器：光纤陀螺仪，绳子，管道，计算机，数据处理软件，秒表 实验： 一光纤陀螺仪简介 按照最初的定义, 陀螺仪是一个高速旋转的质量。按照牛顿定律, 只要没有外力矩作用于这惯性质量上, 它的角动量矩在惯性空间是恒定的, 因此, 陀螺仪通过自身的惯性能有效地保持初始的姿态,这样在不需要借助外部参照物的情况下均可以测量飞行器的实际角位置和角速率。这种自主式测量角度和角速率就形成了今天的陀螺仪定义的基础。陀螺仪可以如此定义—它是一种这样的装置, 即使采用与角动量守恒定律完全不同的物理原理, 也能自主地测量出相对惯性空间的旋转运动。由于陀螺仪的自动测量和对外界干扰的不敏感性, 不管它是在飞行控制中, 还是在导航中都是极为重要的技术问题.
光纤陀螺仪(FOG)是一种基于Sagnac 效应实现载体相对于惯性空间角速度测量光纤传感器件。最早由美国学者V.Vali 和R.W.Shorthill 于1976 年提出，近几十年来，随着光纤通信技术和光纤传感技术的迅猛发展，光纤陀螺技术得到了快速进步，已成为惯性技术研究领域的主流陀螺，在军事、航海、空间技术和民用等领域都有较高的应用价值。与传统陀螺仪相比，光纤陀螺仪具有许多优点: 无旋转部件, 耐冲击, 使用寿命长; 结构简单, 重量轻, 外形尺寸小; 消耗功率小; 动态量程大等。因此, 它可以应用于更广阔的领域。 二分类与原理 光纤陀螺仪按照不同的分类标准,有不同的分类结果。按结构可分为单轴和多轴光纤陀螺,光纤陀螺的多轴化正是其发展方向之一。按其回路类型可分为开环光纤陀螺和闭环光纤陀螺两类,开环光纤陀螺不带反馈,直接检测光输出,省去许多复杂的光学和电路结构,具有 结构简单、价格便宜、可靠性高、消耗功率低等优点,缺点是靠增加单模光纤的长度来提高陀螺的灵敏度,输入-输出线性度差、动态范围小,主要用作角度传感器。闭环光纤陀螺包含闭环环节,大大降低光源漂移的影响,扩大了光纤陀螺的动态范围,对光源强度变化和元件增益变化不敏感,陀螺漂移非常小,输出线性度和稳定性只与相位变换器有关,主要应用于中等精度的惯导系统,对光纤陀螺的小型化和稳定性有重要作用,是高精度光纤陀螺研究的主要趋势。 根据陀螺仪的使用情况, 以各种不同的精度要求给陀螺仪装置定等级(陀螺仪的精度可以通过陀螺仪轴相对于初始方向的漂移误差
ASG-15 陀螺全站仪使用说明书
目次1概述 1.1功能和用途 1.2主要性能参数 2仪器组成 3工作原理 4使用方法 4.1三脚架架设 4.2陀螺全站仪主机架设 4.3纬度输入 4.4测量程序 4.5数据处理 4.6仪器撤收 5仪器常数标定 5.1仪器常数标定方法 5.2仪器常数修正方法 6电源使用说明 7典型故障及故障排除方法 8使用注意事项 9维护保养 10仪器故障及解决方法
1概述 1.1功能和用途 陀螺全站仪是全自动陀螺仪，其主要功能是提供北向方位基准，可为火炮、雷达提供初始方位基准，并可应用于大地测量、工程测量和矿山贯通测量等领域。 1.2主要性能参数 仪器主要技术指标见表1。 表1 陀螺全站仪主要技术指标表 2仪器组成 产品配套情况见表2。
表2 陀螺全站仪产品配套表 3工作原理 陀螺全站仪的工作原理是用吊丝悬挂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，产生一个北向进动的力矩，使陀螺敏感部主轴（即H向量）围绕子午面往复摆动，通过光电传感器将陀螺灵敏部往复摆动的光信号，转换为电信号，传送给控制系统，控制系统自动跟踪陀螺灵敏部的方位摆动，并对灵敏部进行加矩控制，解算出被测目标的北向方位角。
4使用方法 陀螺全站仪主机的使用包括全站仪的使用，全站仪的详细使用方法参见相关全站仪的使用说明书。 4.1三脚架架设 在测站架设三脚架，架设时应使三脚架的三个脚尖大致与测点标志中心基本等距，并注意脚架的张角和高度，伸缩脚架腿使圆水准器概略居中。 4.2陀螺全站仪主机架设 陀螺全站仪主机架设按以下步骤进行操作。 a.取出陀螺仪主机。三脚架架设完毕后，从包装箱中取出主机（切勿大角度倾斜或倒置），然后将其平稳置于三脚架上。 b.取出全站仪主机。将全站仪对照定位孔放置于陀螺仪主机上并锁紧。 c.陀螺全站仪粗对北。取出包装箱内的磁罗盘，按照其使用说明书规定的方法，确定当地大致北向；将陀螺寻北仪主机粗对北标记置于大致北向（北向可以借助磁罗盘确定，其使用方法见磁罗盘使用说明书）；然后顺时针方向旋转锁紧三脚架上的三个对心手轮。 d．取出锂离子电池，放置在三脚架的固定位置上，然后将2芯电源电缆两端分别与主机和电池连接。 e.陀螺全站仪主机调平。打开全站仪电源开关，通过按键进入电子水泡界面，通过主机的三个角螺旋将水泡调平。 g.对心操作。将垂球悬于仪器下面的挂钩上，移动三脚架，使垂
《汽车平顺性和操作稳定性》实验报告 学院（系）汽车学院 专业车辆工程（汽车） 学生姓名同小车学号 000001 同济大学汽车学院实验室 2014年11月 1.转向轻便性实验
实验目的 驾驶员通过操纵方向盘来控制汽车的行驶方向，操纵方向盘过重，会增加驾驶员的劳动强度，驾驶员容易疲劳；操纵方向盘过轻，驾驶员会失去路感，难以控制汽车的形式方向。操纵方向盘的轻重，是评价汽车操纵稳定性的基本条件之一。转向轻便性实验的目的在于通过测量驾驶员操纵方向盘力的大小，与其他实验仪器评价汽车操纵稳定性的好处。 实验仪器设备 实验条件 试验车：依维柯 实验场地与环境 于圆形试车场，实验时按照桩桶圈出的双扭线，以10Km/h的车速行驶。双扭线的极坐标方程见下，形状如下图 实验当天天气晴好，无风，气温20度 在ψ=0时，双扭线顶点处的曲率半径最小，相应数值为Rmin=1/3d，双扭线的最小曲率半径应按照实验汽车的最小转弯半径乘以1,1倍，并圆整到比此乘积大的一个整数来确定。 试验中记录转向盘转交及转向盘转矩，并按双扭线路经过每一周整理出转向盘转矩转向盘转矩曲线。通常以转向盘最大转矩，转向盘最大作用力以及转向盘作用功等来评价转向轻便性。 转向轻便型实验数据记录
方向盘转角-转矩曲线 2. 蛇形试验 实验目的 本项试验是包括车辆-驾驶员-环境在内的闭路试验的一种，用来综合评价汽车行驶的稳定性及乘坐的舒适性，与其他操纵试验项目一起，共同评价汽车的操纵稳定性。也可以用来考核汽车在接近侧滑或侧翻工况下的操纵性能，在若干汽车操纵稳定性对比试验时，作为主观评价的一种感性试验。 实验原理 将试验车辆以不同车速行驶于规定的蛇形试验中，通过实验仪器可以得到行驶时的车速，方向盘转角，横摆角速度，车身侧倾角。 试验方法遵照GB/T 6323.1-94汽车操纵稳定性试验方法 蛇形试验
最全的陀螺仪基础知识详解 陀螺仪，又叫角速度传感器，是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置，同时，利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的装置也称陀螺仪。 一、陀螺仪的名字由来 陀螺仪名字的来源具有悠久的历史。据考证，1850年法国的物理学家莱昂·傅科（J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中地的转子（rotor），由于它具有惯性，它的旋转轴永远指向一固定方向，因此傅科用希腊字gyro（旋转）和skopein（看）两字合为“gyroscopei”一字来命名该仪器仪表。 最早的陀螺仪的简易制作方式如下：即将一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上，靠陀螺的方向来计算角速度。 其中，中间金色的转子即为陀螺，它因为惯性作用是不会受到影响的，周边的三个“钢圈”则会因为设备的改变姿态而跟着改变，通过这样来检测设备当前的状态，而这三个“钢圈”所在的轴，也就是三轴陀螺仪里面的“三轴”，即X轴、y轴、Z轴，三个轴围成的立体空间联合检测各种动作，然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。因此一开始，陀螺仪的最主要的作用在于可以测量角速度。 二、陀螺仪的基本组成 当前，从力学的观点近似的分析陀螺的运动时，可以把它看成是一个刚体，刚体上有一个万向支点，而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动，更确切地说，一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上，使陀螺的自转轴有角转动的自由度，这种装置的总体叫做陀螺仪。 陀螺仪的基本部件有：陀螺转子（常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转，并见其转速近似为常值）；内、外框架（或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构）；附件（是指力矩马达、信号传感器等）。 三、陀螺仪的工作原理 陀螺仪侦测的是角速度。其工作原理基于科里奥利力的原理：当一个物体在坐标系中直线移动时，假设坐标系做一个旋转，那么在旋转的过程中，物体会感受到一个垂直的力和垂直方向的加速度。 台风的形成就是基于这个原理，地球转动带动大气转动，如果大气转动时受到一个切向力，便容易形成台风，而北半球和南半球台风转动的方向是不一样的。用一个形象的比喻解释了科里奥利力的原理。
陀螺全站仪使用说明书
目次1概述 功能和用途 主要性能参数 2仪器组成 3工作原理 4使用方法 三脚架架设 陀螺全站仪主机架设 维度输入 测量程序 数据处理 仪器撤收 5仪器常数标定 仪器常数标定方法 仪器常数修正方法 6电源使用说明 7典型故障及故障排除方法 8使用注意事项 9维护保养 10仪器故障及解决方法
1概述 功能和用途 陀螺全站仪是全自动陀螺仪，其主要功能是提供北向方位基准，可为火炮、雷达提供初始方位基准，并可应用于大地测量、工程测量和矿山贯通测量等领域。 主要性能参数 仪器主要技术指标见表1。 表1 陀螺全站仪主要技术指标表 ≤15 (1) 055 -20 C +50C -40 C +50C 2仪器组成 产品配套情况见表2。
表2 陀螺全站仪产品配套表 3工作原理 陀螺全站仪的工作原理是用吊丝悬挂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，产生一个北向进动的力矩，使陀螺敏感部主轴（即H向量）围绕子午面往复摆动，通过光电传感器将陀螺灵敏部往复摆动的光信号，转换为电信号，传送给控制系统，控制系统自动跟踪陀螺灵敏部的方位摆动，并对灵敏部进行加矩控制，解算出被测目标的北向方位角。
4使用方法 陀螺全站仪主机的使用包括全站仪的使用，全站仪的详细使用方法参见相关全站仪的使用说明书。 三脚架架设 在测站架设三脚架，架设时应使三脚架的三个脚尖大致与测点标志中心基本等距，并注意脚架的张角和高度，伸缩脚架腿使圆水准器概略居中。 陀螺全站仪主机架设 陀螺全站仪主机架设按以下步骤进行操作。 a.取出陀螺全站仪主机。三脚架架设完毕后，从包装箱中取出主机（切勿大角度倾斜或倒置），然后将其平稳置于三脚架上。 b.陀螺全站仪主机粗对北。取出包装箱内的磁罗盘，按照其使用说明书规定的方法，确定当地大致北向；将陀螺寻北仪主机粗对北标记置于大致北向（北向可以借助磁罗盘确定，其使用方法见磁罗盘使用说明书）；然后顺时针方向旋转锁紧三脚架上的三个对心手轮。 c．取出锂离子电池，放置在三脚架的固定位置上，然后将2芯电源电缆两端分别与主机和电池连接。 d.取出通讯电缆，将通讯电缆两端分别接主机和全站仪。 e.陀螺全站仪主机调平。打开全站仪电源开关，通过按键进入电子水泡界面，通过主机的三个角螺旋将水泡调平。 f.对心操作。将垂球悬于仪器下面的挂钩上，移动三脚架，使垂球顶点位于测点标志中心附近（仪器自身所在的点位），利用三脚架
陀螺运动受力分析 Fig.1 简化成四个等质量块的陀螺模型，Ω是进动角速度，ω是转动角速度 将陀螺工作简化如下模型：用绕中心转动的均匀分布的四个质点D,E,G,H来近似质量圆盘（Fig.1），这种简化有助于从受力的角度理解陀螺运动。从线性动量和线性力的角度理解陀螺运动。考虑一个简化的陀螺Fig.1。沿轴A到质心c.m.转动，且质心围绕底座有进动，角动量沿Z轴正向。此外，质心的进动简化在水平面内，没有章动。初始情况下，GH是水平方向，EF是垂直方向。质点动力学分析分别从转动和进动两方面着手分析： 1.自转质量块由于进动产生的力 (先进动，再自转，自转速度v方向变化引起动量变化) 首先，考虑在一个进动微元内的质量块自转速度矢量变化。从Z轴向下看（Fig.2），v 代表D点的初始速度，v’代表经历进动微元后的速度。V代表质心进动的线速度。用dv表示由v到v’的变化（Fig.3）。由于刚性结构施加在质点D上的力使得单位时间内在dv方向动量发生变化，这里的刚性结构是由Fig.1中绿色和红色杆件构成。因此，质点D的对结构的反作用力与dv方向相反。在Fig.1中，这个反作用力施加在结构的D点上，方向沿-Y 轴方向。在进动微元变化的时间里，质点Ｄ的自转速率不变，只是方向发生变化，产生的合力记为F1（Fig.１），在D点作用在结构上产生一个径向向内的推力。F1对结构产生了一个力矩以抵消重力矩的作用。用类似方法(Fig.4-5)，可以做出质点E的受力分析，
但作用力F 2的方向与质点D 的方向相反。从数学上，F 1和F 2可由Fig.2-4中的相似三角形计算得出： Fig.2俯瞰质点D ，由于进动造成质点D 自转速度矢量方向变化 Fig.3 由于质点D 的进动，线速度随自转的变化 Fig.4 俯瞰质点E ，由于进动造成质点E 自转速度矢量方向变化 Fig.5 由于质点E 的进动，线速度随自转的变化 Fig.6 从侧面观察质点G ，由于进动方向与G 点自转方向垂直，G 点速度不变。 Vdt dv R v = （1） 整理后得， 1dv Vv a dt R == （2） 乘上质点D 的质量有 11D D Vv F m a m R == （3） 类似的有 22E E Vv F m a m R == （4）
陀螺全站仪定向精度评定和在工程中应用 摘要：目前陀螺全站仪标称精度大多在8到20秒之间，而常用全站仪标称精度 1秒或2秒，很多测量人员困惑于如何能用这么“低精度”陀螺全站仪来复测检核 的“高精度”全站仪测量的精密导线呢？查看了很多陀螺经纬仪（全站仪）精度相 关文献，一般只提到某款陀螺经纬仪（全站仪）精度指标达到多少，或者某工程 应用中实测精度达到多少，缺乏对精度指标的说明，造成了现在大量精度要求较 高项目（如：地铁导线复测）测量技术人员对陀螺精度困惑。本文从标称精度评 定及工程实际应用方法来说明这个问题。 关键词：陀螺全站仪精度、陀螺定向、导线方位校核 Abstract：At present，the gyro total station nominal accuracy mostly between 8 to 20 seconds，and commonly used total station instrument nominal accuracy of 1 or 2 seconds，many Surveyor confused on how to with such low accuracy gyro total station reflex test check the high precision of total station instrument measurement precision wire? To view the lot of gyro theodolite（total station）relative to the precision of the literature，generally only mentioned a gyro theodolite（total station）precision index reach the number，or a project application measurement accuracy reach，lack of precision description index，caused by now a large number of high precision project（such as：subway traverse azimuth verification）measurement of technical personnel on the precision of gyro is confused.In this paper，the nominal accuracy assessment and engineering application methods to description the problem. Keywords：gyro total station，gyro direction，traverse azimuth verification 1、引言 目前各地大量建设地铁轨道交通工程，地下定向测量十分重要，隧道《城市轨道交通工 程测量规范》中联系测量可采用陀螺经纬仪、铅垂仪（钢丝）组合定向测量；地下控制测量 部分要求贯通面一侧隧道长度大于1500米时，适当位置加测陀螺边提高控制导线精度。目 前陀螺全站仪标称精度大多在8到20秒之间，而常用全站仪标称精度1秒或2秒，地铁控 制测量导线采用2.5秒精密导线，以往陀螺定向测量应用较多的矿山测量中一般采用7秒导线，很多测量人员困惑于如何能用这么“低精度”陀螺全站仪来复测检核地铁施工中采用的“高 精度”全站仪测量的精密导线呢？对陀螺全站仪标称精度理解，测量方法和精度评定掌握，解 决这个问题对正确使用陀螺定向保证导线复测有重要的实践意义。 2、陀螺全站仪精度指标 查看了很多陀螺经纬仪（全站仪）精度相关文献，一般只提到某款陀螺经纬仪（全站仪）精度指标达到多少，或者某工程应用中实测精度达到多少，缺乏对精度指标的说明，造成了 现在大量精度要求较高项目（如：地铁导线复测）测量技术人员对陀螺精度困惑。这里先提 两个概念：精确度和精密度。准确度（Accuracy）：被测量所得值与真值间的一致程度。精 密度（precision），被测对象重复测量所得示值。（JJF1001-2011通用计量术语及定义）。陀 螺全站仪的精度指标采用的是准确度（Accuracy）。下面通过NTS-342T（54783）陀螺全站仪 标称精度：一次定向中误差m=±10″，在广州市计量检测技术研究院校准过程来说明这两个概念。 2015年1月28日，在广州市计量检测技术研究院陀螺仪校准装置上校准南方NTS-342T （54783）陀螺全站仪，校准装置天文基准方位角为=161°35′27.9″±0.5″。 陀螺全站仪实测数据如下： 序号测量参数值陀螺方位角（° ′ ″）与天文基准方位角差值（″）
《导航技术基础》实验报告 学号： 姓名： 南京理工大学自动化学院
目录 实验一全球定位系统（GPS）实验 (2) 实验二陀螺仪原理实验 (4) 实验三 HMR3300传感器实验........................... (7) 实验四C100航向传感器实验... ... ... . (9)
实验一全球定位系统（GPS）实验 一. 实验目的 1、熟悉GPS的结构和工作原理； 2、熟悉GPS信号串口传输技术； 3、掌握GRMIN公司GPS25LP OEM板实验系统。 二. 设备清单 (1) GPS25LP OEM板1套 (2) 开关电源 1个 (3) 五金工具 1套 (4) 万用表 1只 (5) 《GRMIN公司GPS25LP OEM板技术资料》 1本 *上课期间，实验设备由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。 三、课堂要求 (1) 课前认真预习，精心准备； (2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件； (3) 不同小组的器件不要混用； (4) 课后整理桌面； (5) 不在课堂做任何与学习无关的事； (6) 课后认真填写实验报告。 四、注意事项 (1) 轻拿轻放加GPS实验系统，防止摔落地面； (2) 避免直接接触GPS实验系统电路板； (3) 禁止带电插拔； (4) 常见问题的处理，参见技术手册。 五、实验内容与步骤 1、GPS实验系统电路连接 (1) 将GPS天线接入电路板；
(2) 检查电路连接是否正确； (3) 将GPS天线放至窗外； (4) 接通外接开关电源； (5) 记录所在位置的经纬度、高度、星数。 六、实验报告内容 1、记录从GPS接收到数据 2、数据分析 当前时间：3时23分40秒 实验室经度：11851.4462E 实验室纬度：3201.6107N 卫星编号：12 21 31 卫星数量：3 其他信息： GPS状态：正在估算；水平精确度：4.2；海拔高度：87.3米；大地水准面高度：2.3；GPGGA校验和是43； 定位模式：手动自动2D/3D；定位类型：2D定位；HDOP水平精度因子：4.2；VDOP垂直精度因子：4.2；
结合角速度传感器与加速度计测量车辆运动 当测试车辆时，人们常常需要测量车辆的动态运动以及车辆相对于道路的倾角。我们可以通过加速度计来获得车辆转弯、加速或者制动时产生的冲击力，但是，除非车辆在进行上述运动时保持水平，否侧测试结果是不准确的。比如，你想用加速度计测量车辆的制动力，但车辆是向前倾斜的，测量结果中就会有重力分量。 大多数倾斜传感器把重力方向当作参考方向。重力是一种加速度，并且不断变化（应该是随高度变化吧）。制动、加速和转弯时，车辆会产生加速度。然而当进行倾斜测量时，我们只需要得到重力加速度；当进行车辆动力测量时，却又只想得到运动加速度。 有运动加速度时，倾斜传感器将得到一个不准确的倾角。也就是说，在车辆倾斜时只通过加速度计将无法得到准确的倾角。 通过测量绕车辆重心的旋转，角速度传感器有助于纠正车俩向前倾斜带来的不利影响。不幸的是，角速度传感器有其自身的缺陷。它测量旋转速度，不是旋转角度，通过不断积分得到角度。当旋转速度的测量出现偏差，积分后所得的角度将会有很大的偏差。但是，你可以结合角速度值和加速度值，计算出车辆动态运动时的精确数据。角速度和加速度的缺点可以相互弥补。当拥有足够强的计算能力，我们就可以得到实时的加速度和角度的精确值。 要实现这一点，你需要测量沿三个轴的加速度和角速度。于是我们沿着车身安装了三轴加速度计，和与值对应的三轴角速度计。见图1。如果可能，传感器最好安装在车辆重心，尽量减少旋转加速度对测量带来的不利影响。 (原文件名:page 1.jpg) 引用图片 图1。车辆各轴上的传感器 我们可以用角速度传感器测量车辆绕给定轴的旋转。如果一直对角速度积分，将会得到角度关于时间的函数。例如，您可以使用角速度传感器来跟踪车辆沿着X和Y轴的旋转，然后对传感器信号积分，计算出车辆俯仰角和翻滚角。这是一个关于时间的函数。根据这个计算得到的俯仰角和翻滚角，从加速度传感器信号中减去由于倾斜带来的重力分量，最终得到运动加速度。 要得到可靠的俯仰角和翻滚角，你必须对角速度信号积分。结果是，角速度信号的偏差，会造成角度的偏差，并且随时间线性增加。此外，角速度传感器的随机噪声会导致计算角度的随机波动，这种波动使得角度以与时间的平方根成正比的速度漂移，even in the absence of rate bias error.这些影响将限制昂贵的角速度传感器在超过几分钟测量时的应用。 幸运的是，我们可以利用角速度传感器短时测量准确的优势和加速度计长时稳定的特点，两者结合，得到即能短时稳定又能长时稳定的倾角。用角速度传感器测量短时内角度变化，把加速度传感器当做倾角传感器测量倾角，并在一个长时间范围内，迫使角速度传感器得到的倾角慢慢匹配加速度传感器得到的倾角。 要执行这些操作，需要有传感器，以及数据采集和处理设备。我们使用一个三轴加速度计和（三个）3轴角速度计。不管沿哪个方向，你都需要以能测量车辆完整运动的目的来安装这些传感器。还可以添加一个温度传感器，用其采集的数据补偿温度对加速度计和角速度计输出的影响。然后将传感器信号数字化，并输入计算机或存储器。 可以使用电脑对得到的数据进行计算。但是，如果想看到实时的计算结果，那得需要一台数字信号处理器（DSP），作为信号采集设备之一。然后，将计算得到的角度数据、已修正的加速度和角速度信息用数据线传送到电脑。如果发送的是二进制数据包，工作在38.4K波特率的串行RS-232数据线应该满足超过200Hz的传输速率。这大大快于角速度传感器的带宽。 尽量把传感器安装在靠近车辆运动中心的地方。否侧旋转产生的离心力将会被加速度计测量。请注意，我们使用加速度计只是测量车辆重心的线性加速度，所以要尽量减少旋转运动对加速度测量的耦合。