陀螺仪认识入门
陀螺仪简介.
二、陀螺仪概述
陀螺仪(gyroscope)意即“旋转指示器”，是指敏感角速率和角偏 差的一种传感器．自1852年陀螺仪问世，因其独特的性能，广泛 地应用于航海、航空、航天以及国民经济等领域。
迄今为止，陀螺仪从传统的刚体转子陀螺仪到新型的固态陀螺仪， 种类十分繁多。
液浮陀螺、静电陀螺和动力调谐陀螺是技术成熟的三种刚体转子 陀螺仪，达到了精密仪器领域内的高技术水平。
为了提高陀螺的性能．人们提出了各种解决办法。包括对光纤陀 螺组成元器件的改进，以及用信号处理的方法的改进等。
五、光纤陀螺的发展现状
光纤陀螺的发展是日新月异的。不仅是科学家热心于此，许多大公司 出于对其市场前景的看好，也纷纷加入到研究开发的行列中来。由于 光纤陀螺在机动载体和军事领域的应用甚为理想，因此各国的军方都 投入了巨大的财力和精力。
陀螺仪概述
有关专家认为：精度在10-2 º/h或者更高的光纤陀螺将代 替激光陀螺，这是发展趋势。在军用方面，飞机、舰艇、 潜艇以及导弹均将装备光纤陀螺用以导航和制导，而且卫 星、宇宙飞船上也将会装备光纤陀螺仪用于与地形跟踪匹 配和导向，火箭发射场上光纤陀螺仪用于火箭升空发射跟 踪及测定等。
在民用方面，光纤陀螺仪 可用于飞机导航和石油勘察、 钻井导向(确定下钻的位置)， 特别是在工业上的应用具有 极大的发展潜力。
—用于惯性导航的光纤传感器
李晓静 光学工程 2005202094
一、光纤传感技术
光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光导纤维及光纤通信 技术的发展而发展起来的一种以光为载体、光纤为媒质， 感知和传输外界信号(被测量)的新型传感技术。
所谓“感知”，实质上是外界信号对光纤中传播的光波实 施调制。所谓“传输”，是指光纤将受外界信号调制的光 波传输到光探测器进行检测，将外界信号从光波中提取出 来并按需要进行数据处理，也就是解调。
陀螺仪知识整理与解析
陀螺仪知识整理与解析1、陀螺仪基础知识 (2)2、Question and answer (2)3、陀螺仪和加速度计的区别与联系 (3)4、常用芯片介绍 (3)1、陀螺仪基础知识陀螺仪：测量角速度，是角速度传感器。
时间积分后得到相对角度。
陀螺和加速度计是惯性器件，是用来测量相对惯性空间的角速度（或对于积分类型的陀螺来说是角增量）和加速度。
在三维空间中描述一个刚体运动要六轴，三轴加速度，三轴角速度。
测量角速度大部分芯片靠的是测量科特迪奥力，也就是让排水孔的水形成涡旋的力。
角速度跟角速率：速度是矢量、有方向。
而速率是标量，只有大小，帶有平均的意味。
如果采样点很快的話(dt趋于0)，速度和速率的数值是一样的。
航模的陀螺仪全是角速度传感器，不管是高端还是低端。
mems陀螺仪积分很多时候造成零偏的主要原因应该是随机游走。
2、Question and answerQ：角速度传感器如果在它的测量轴上匀速转动输出是否为定值？A：是，不过首先要保证你是在匀速转动。
用过几种角速度传感器，发现匀速转动传感器，因为加了高通滤波，传感器输出的电平和静止时的电平一样，只有加速的时候电平才变动。
Q：如果在测量轴的某一位置静态输出为A，那么匀速转过45度后静止，那么此时输出是否为A？A：如果是静止测量，是如此的。
但由于频宽，通常信号有一点点滞后。
Q:用陀螺仪测角度的话，是不是对测出的角速度积分即可？网上看到有些资料说可以用陀螺仪和加速度传感器组合测角度，这种方法具体如何实现？A：理论上如此，但是由于bias、drift、scale和数值积分的误差，积分结果是会漂移的。
假设加速度计测量到重力加速度时，可以对陀螺仪校正角度，得到较为正确的结果。
但是sensor，bias、noise、scale 誤差是免不了的。
所以才將两组数据做“数据融合”，实际操作的方法很多，主流的比如“Kalman滤波”。
Q：为啥四轴要装加速度传感器和角速度传感器呢，位置传感器与角速度传感器有什么区别呢？A：物体在自由空间的运动是两种运动的组合：质心的平移+围绕质心的转动，因此，物体运动有6DOF，6个自由度：3个平移自由度+3个转动自由度。
平衡车入门---MPU6050陀螺仪学习
平衡车⼊门---MPU6050陀螺仪学习MPU6050陀螺仪模块⼀、MPU6050简介：MPU6050是⼀款陀螺仪模块，不过这个模块可不简单，它可以测量X、Y、Z三轴的⾓速度和加速度，还带有温度传感器和数字运动处理器(DMP)。
假如我们要制作平衡车、四轴、空中⿏标，那么MPU6050就真的是派上⼤⽤场了。
⼆、学习MPU6050的步骤：1、学习I2C协议，因为MPU6050是通过I2C协议进⾏驱动的，配置寄存器和获取数据都需要通过I2C协议去实现单⽚机与MPU6050之间的通信，所以I2C协议必须学习。
2、了解MPU6050的相关寄存器，可以看中⽂⽂档MPU6050的datasheet，再配合MPU6050的驱动库函数，了解库函数为什么要这样配置MPU6050的寄存器。
3、把获取到的原始数据进⾏各种处理，如通过互补滤波融合得到⾓度。
要知道只有对原始数据进⾏处理才能够使⽤，才能发挥MPU6050的价值。
三、I2C协议简介：I2C协议是⼀种在单⽚机开发中⾮常常⽤的⼀个通信协议，它是通过数据总线SDA和时钟总线SCL去完成单⽚机与⼀些传感器模块的通信。
SCL和SDA线根据I2C的协议的标准进⾏⼀系列⾼低电平的变化(时序)就可以完成信息的传输。
I2C协议还分为硬件I2C和软件I2C，硬件I2C就是通过硬件电路去实现的I2C协议，软件I2C就是通过在单⽚机上找两个IO⼝去充当SCL和SDA线，再通过⼈为编写软件去控制SCL和SDA线的⾼低电平变化去模拟I2C协议。
两者的区别是硬件I2C使⽤起来⽐较简单，执⾏速度⽐较快，耗时短，但是毕竟是硬件电路，稳定性不⼀定好，容易出现⼀些奇怪的问题。
⽽软件I2C虽然是通过软件模拟的，执⾏速度不如硬件I2C快，有⼀定的耗时，不过稳定性就⽐硬件I2C好多了。
智能车我们⾮常注重稳定性，所以推荐⼤家还是⽤软件I2C。
四、MPU6050硬件介绍：我们先来认识下MPU6050的硬件，这是MPU6050模块的图⽚，注意是模块，中间那个才是MPU6050，不过只有MPU6050是不够的，它还需要⼀些外围电路才能正常⼯作，我们可以类⽐⼀下51单⽚机和51单⽚机的最⼩系统的区别。
陀螺仪
• 3、精密测量仪器 作为精密测试仪器，陀螺仪器能够为地面设施、矿山 隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的 方位基准。
• 4、手机等电子产品
被中香炉
被中香炉是中国古代盛香料 熏被褥的球形小炉。镂空球内有 两个环互相垂直而可灵活转动， 炉体可绕三个互相垂直的轴线转 动。其原理与现代陀螺仪中的万 向支架相同。 • 被中香炉的最早记载为西汉 司马相如的《美人赋》。但遗憾 的是，这项杰出的创造，在我国 仅应用于生活用具。 •
hank
you！
科里奥利力—旋转物体在有径向运动时所受到的切
向力。 （科氏力：是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性 相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述）。
感应方向
驱动方向
三、陀螺仪的应用
• 1、航海、航天 陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加 速度等信号，以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰 船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行。 • 2、稳定器 作为稳定器，陀螺仪器能使列车在单轨上行驶，能减 小船舶在风浪中的摇摆，能使安装在飞机或卫星上的照相 机相对地面稳定等等。
陀 螺 仪
一、陀螺仪的定义
• 定义： 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。利用其 他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。
二、MEMS陀螺仪
• 陀螺仪按结构构成大致可以分为三类：机械陀螺仪，光学 陀螺仪，微机械陀螺仪。 • 微机械陀螺仪原理： MEMS陀螺仪即微机械陀螺仪，微机械陀螺仪利用
航空陀螺仪
航空陀螺仪一、陀螺仪的基本知识陀螺玩具旋转时,能够直立在地上;而且转得愈快,立得也愈稳;即使给它一个冲击,也只是晃动而不会倒下。
陀螺的这种特性可以被利用来做成仪表用来测量飞机的姿态角、航向角和角速度。
航空陀螺仪表中的陀螺仪,是把绕自转轴(又叫转子轴)高速旋转的转子用框架支撑起来,使转子绕垂直于自转轴方向可以自由转动的这样一种装置。
图8.1表示的是,转子安装在内环和外环这两个框架中,转子可绕自转轴高速旋转,转子同内环可绕内环轴转动,转子同内环和外环还可绕外环轴转动这样支承起来的转子可以绕着垂直于自转轴的两根轴转动,这种装置称为三自由度陀螺仪。
若转子仅安装于内环中这样支承起来的转子只能绕着垂直于自转轴的一根轴转动这种装置称为二自由度陀螺仪。
三自由度陀螺仪的基本特性之一是稳定性(又叫定轴性)。
当转子高速旋转时,因具有很大的惯性,自转轴能够保持原来的方向稳定;无论基座怎样转动,自转轴所稳定的方向都将保持不变;同使受到冲击作用,自转轴也仅在原来的方位附近作一种高频微幅的振荡运动。
陀螺仪具有抵抗干扰作用而力图保持自转轴方向稳定的特性叫做螺仪的稳定性。
陀螺仪的又一基本特性是进动性。
当转子高速旋转时,若外力矩绕外环轴作用,陀螺仪将绕内环轴转动；若外力矩绕内环轴作用,陀螺仪将绕外环轴转动。
陀螺仪转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直的特性,叫做陀螺仪的进动性。
进动角速度的方向取决于转子动量矩H的方向(与转子自转角速度矢量的方向一致)和外力矩M的方向,可用右手定则确定。
进动角速度的大小取决于转子动量矩H的大小和外力矩M的大小,其计算式为 =M/H。
如果这种进动由陀螺仪中的干扰力矩引起,则叫做漂移,漂移角速度即漂移率是衡量各种陀螺仪表精度的最重要的指标。
至于二自由度陀螺仪的特性，就与三自由度陀螺仪不同。
二自由度陀螺仪少了垂直于内环轴和自转轴方向的转动自由度。
这样，当基座绕着这个缺少自由度的轴线转动时,通过内环轴上一对轴承的推动,就强迫陀螺仪跟随基座转动;与此同时,基座作用于内环两端轴承上的推力形成了推力矩将强迫陀螺绕内环轴进动，使自转轴趋于基座转动角速度的方向重合。
陀螺仪基本操作方法
陀螺仪基本操作方法陀螺仪是一种可以测量和检测物体角速度的设备，广泛应用于飞行器、导航设备、运动控制器和虚拟现实系统等领域。
正确操作和使用陀螺仪可以保证其测量结果的准确性和稳定性，以下是陀螺仪的基本操作方法：1. 放置和安装：在使用陀螺仪之前，首先应该选择一个稳定平整的表面放置陀螺仪。
确保陀螺仪的机械部分处于正常工作状态，并调整陀螺仪的位置和姿态，使其能够测量到所需的物体角速度。
2. 连接电源：将陀螺仪与电源连接，并根据陀螺仪的使用说明书来确定正确的电压和电源极性。
在连接电源之前，确保电压和电流能够满足陀螺仪的要求，以免损坏设备。
3. 校准：在使用陀螺仪之前，建议进行校准操作。
校准的目的是消除陀螺仪在安装和使用过程中可能引入的误差。
校准的方法和步骤可能因陀螺仪型号和制造商而有所不同，但通常包括静态校准和动态校准两种方式。
- 静态校准：将陀螺仪置于静止状态，通过设备菜单或按钮选择校准功能。
在校准过程中，陀螺仪会自动测量和记录当前的零偏值，并在测量过程中对其进行补偿，以提高测量精度。
- 动态校准：将陀螺仪固定在稳定的运动轨道上，通过设备菜单或按钮选择动态校准功能。
在校准过程中，陀螺仪会自动测量和记录在运动过程中产生的误差，并在测量过程中对其进行补偿，以提高测量精度。
4. 启动和停止测量：在校准完成后，可以启动陀螺仪进行测量。
通过设备按钮、软件界面或远程命令等方式启动陀螺仪的测量模式，开始记录物体的角速度。
在测量过程中，确保测量环境的稳定性，并尽量避免外界干扰，以保证测量结果的准确性。
- 启动测量：按下陀螺仪上的启动按钮或通过设备菜单等方式启动测量模式。
在启动之前，可以根据需求设置测量参数，如采样率、滤波器和输出格式等。
- 停止测量：按下陀螺仪上的停止按钮或通过设备菜单等方式停止测量模式。
在停止测量之后，可以导出或记录测量数据，并关闭设备以节省能源。
5. 数据处理和分析：陀螺仪测量得到的角速度数据可以进一步进行数据处理和分析。
陀螺仪概述
4.1 陀螺仪概述鱼雷控制系统的任务是根据战术指标对鱼雷的运动参数加以控制，使其按所要求的规律进行变化。
要实现对精度控制，就需要对鱼雷运动参数进行高精度的完整测量，因此对鱼雷运动参数的测量就成了实现与控制的前提件的作用就是对鱼雷的运动参数进行测量。
通常用航向陀螺测量航向角ψ，用垂直陀螺或摆式加速度计测量水平用单自由度速率陀螺测量，用压力传感器测量深度。
基于惯性敏感元件和实时计算技术的捷联式惯提供包括速度和位置信息在内的完整的鱼雷运动参数，是惯性技术在鱼雷上应用的新发展。
本章以陀螺仪为主，和惯性导航技术的基本概念，惯性敏感元件和压力传感器的原理，以及这些敏感元件在鱼雷上的应用技术。
4-1 陀螺仪概述所谓陀螺，从力学的角度讲是指绕自己的对称轴高速旋转的对称物体。
一个高速旋转的物体具有很大的角动现出出乎人们预料的，也是十分有趣的运动现象。
这些特性被人们用来感测角运动，则产生了陀螺仪这种装置。
供实用的陀螺仪，人们进行了长期探索，使陀螺仪技术不断发展，应用领域也愈来愈广。
今天，陀螺技术已发展成一个综合性的尖端领域，陀螺仪的精度有了极大的提高，除了传统的框架支承转子出现了许多新型陀螺，如液浮陀螺、静电陀螺、挠性陀螺、激光陀螺、光纤陀螺等。
以陀螺为核心的稳定平台和迅速广泛应用。
鱼雷控制是最早实现陀螺仪工程应用的领域之一。
早在1879年，鱼雷发展的初期，俄国科学家阿·什帕科夫用陀螺仪来控制鱼雷运动方向的设想。
但由于当时技术水平的局限，直到1894年才出现了第一种实用的工程方压缩弹簧驱动的陀螺仪，由于能量的限制，这种陀螺仪只能稳定地工作3～。
在发明了气动陀螺仪之后，向控制趋于成熟。
现代鱼雷的大航程、高机动性和精确制导技术的发展给陀螺仪技术提供了一个前景广阔的应用领域。
现代鱼向要用陀螺测量外，制导精度的要求使得必须对鱼雷的横滚和俯仰角加以控制，因此需采用垂直陀螺或加速度计角。
为了改善控制系统的稳定性和动态性能，通常采用了单自由度速率陀螺仪引入角速率反馈。
陀螺仪知识扫盲
4，啥叫双感度？
上面说了感度，因为感度比较死，陀螺仪也不知道直升机的转速是多少阿，要知道告高速状态和悬停状态下的尾桨转速不一样啊，同样的感度可不行，引此需要不同飞行状态人工切换感度。
双感度陀螺仪一般可以切换锁定/非锁定模式还能还能切换各个模式下的感度。。
5，都是双感度，都是锁定的，价格怎么差这么多阿。。
我说了，陀螺仪两个主要部件，传感器，控制电路。
传感器也有高低档的，有什么压电拉，smm，mems,df导弹上用的肯定激光的。反正记住一分价钱一分货，压电现在淘汰拉，建议不要买，除非你准备用在非锁定场合，还说得过去。
控制电路也是很重要的，你说阿，我刚才说的纠偏看似简单，但是每秒几百次上千次，而且情况千差万别。。不要小看，还要可靠。。精准。。打牌陀螺的程序可是高度机密。。。一些新品没过关就推向市场，空中失灵。。所以500以上你不可能看到有人用杂牌，怎么也要应该来个401吧。
不是感度越高越好，反映过渡，你会发现直升机的尾巴来回摆。。本来就是阿，人家用了一点力气推一下你，用了2倍的力气顶。。你说你还能原地不动吗？动了传感器又来告状了。。
你不是白费力气阿。
3，啥叫锁定式陀螺仪？啥叫非锁定。
先说非锁定：这个陀螺仪比较初级，比较懒惰，啥时候他检测到了偏转信号，他就发出纠偏信号，反正按照感度值来吗，啥时候偏转信号没了，他也停了。
看到很多新手老是问几个常见问题，今天手痒，写个贴子扫扫盲。
1，陀螺仪是怎么工作的
陀螺仪说白了有两个部分：a,角速度传感器，b,纠偏电路。
角速度传感器用来检测某个轴向是否发生了偏转，最常见的就是直升机上，机尾是否发生了偏转，这个时候，这个轴就是直升机的主轴。就是说机尾把一动，传感器就告诉控制系统：我检测到了偏转，方向xx,转动速率 xx度/秒。
手机陀螺仪工作原理介绍
手机陀螺仪工作原理介绍手机陀螺仪是一种用于测量设备旋转角度和方向的重要传感器。
它在现代手机和其他移动设备中起着关键作用，使得设备能够感知和响应用户的动作和姿态。
本文将介绍手机陀螺仪的工作原理，包括其内部组成结构和工作原理的详细信息。
一、陀螺仪的结构组成手机陀螺仪通常由三个主要组件组成：振动结构、感应电极和信号处理电路。
振动结构：振动结构是陀螺仪的核心部分，它由一个微型振动器组成，通常是一个微小的谐振器。
当设备旋转时，振动结构会因为角速度的改变而受到一定的位移影响。
感应电极：感应电极位于振动结构的两侧，用于检测振动结构的位移变化。
当振动结构发生位移时，感应电极会产生相应的电压信号。
信号处理电路：信号处理电路用于接收和处理感应电极产生的电压信号。
它将电压信号转换为数字信号，并通过算法计算出设备的旋转角度和方向。
二、陀螺仪的工作原理手机陀螺仪的工作原理基于角动量守恒定律。
当设备发生旋转时，陀螺仪会测量设备在三个轴向上的旋转速度和方向。
陀螺仪通过振动结构的位移来感知设备的旋转。
当设备旋转时，振动结构会受到惯性力的影响而发生微小的位移。
感应电极会检测到振动结构的位移变化，并转换为相应的电压信号。
信号处理电路接收到感应电极产生的电压信号，并进行数字转换和算法计算。
通过对三个轴向的电压信号进行分析和比较，信号处理电路能够确定设备的旋转角度和方向。
三、陀螺仪的应用手机陀螺仪在现代移动设备中有广泛的应用。
它可以用于自动旋转屏幕功能，根据设备的方向来自动调整屏幕的显示方向。
此外，陀螺仪还可以用于游戏控制，通过设备的旋转来控制游戏中的角色或视角。
此外，陀螺仪还可以用于增强现实技术，通过感知设备的旋转和方向来提供更真实的虚拟场景体验。
它还被广泛应用于导航和定位系统中，用于改善位置和方向的精确性。
总结：手机陀螺仪是一种重要的传感器，能够测量设备的旋转角度和方向。
它通过振动结构、感应电极和信号处理电路的配合工作，实现对设备旋转的感知和测量。
陀螺仪工作基本原理 管线探测
陀螺仪工作基本原理管线探测一、陀螺仪工作原理概述1.1陀螺仪的定义陀螺仪是一种用来测量和保持空间方向的仪器，是惯性导航系统的核心部件之一。
它通过测量角速度来确定自身的旋转状态，从而能够提供准确的方向信息。
1.2陀螺仪的分类根据工作原理和结构形式，陀螺仪可以分为机械陀螺仪、光纤陀螺仪和微机电陀螺仪等多种类型。
1.3陀螺仪的应用领域陀螺仪广泛应用于航空航天、导航、地质勘探、卫星通信等领域，是现代科技发展中不可或缺的重要部分。
二、机械陀螺仪工作原理2.1机械陀螺仪的结构机械陀螺仪由转子、支撑部件和检测器组成，转子通常采用陀螺轮、陀螺环等形式，支撑部件用来支持转子的旋转，检测器用来测量转子的旋转角速度。
2.2机械陀螺仪的工作原理当机械陀螺仪受到外力作用时，转子会产生角动量，通过测量转子的旋转角速度来确定陀螺仪所受力的方向和大小，进而实现方向的测量。
三、光纤陀螺仪工作原理3.1光纤陀螺仪的结构光纤陀螺仪由激光器、分束器、光纤环、光探测器等部件组成，其工作原理是利用光的干涉效应来测量转动速度。
3.2光纤陀螺仪的工作原理当光纤陀螺仪受到旋转时，光纤环会产生相对位移，通过测量光路的相位变化来确定陀螺仪的旋转角速度，从而实现方向的测量。
四、微机电陀螺仪工作原理4.1微机电陀螺仪的结构微机电陀螺仪采用微小的机械结构和微型传感器，其结构包括加速度传感器和角速度传感器等部件。
4.2微机电陀螺仪的工作原理当微机电陀螺仪受到旋转时，传感器会产生相对位移，通过测量传感器的信号来确定陀螺仪的旋转角速度，从而实现方向的测量。
五、陀螺仪管线探测中的应用5.1陀螺仪在管线勘探中的重要性管线勘探是指对地下管线进行测绘、探测和定位的一种技术活动，陀螺仪作为测定方向和位置的重要仪器，在管线勘探中发挥着重要作用。
5.2陀螺仪在管线勘探中的应用场景在管线勘探中，陀螺仪可以用来测量管线的走向、坡度和深度等参数，并且能够实现对管道的定位和跟踪。
5.3陀螺仪在管线勘探中的优势相比传统的测量方法，陀螺仪具有高精度、不受环境影响、快速测量等优势，因此在管线勘探中得到了广泛应用。
什么是陀螺仪呢？陀螺仪的基本知识
什么是陀螺仪呢？陀螺仪的基本知识前面介绍了惯性测量单元IMU在自动驾驶和导航中的重要作用，也了解到了IMU里面重要的组成部分就是陀螺仪，那么什么是陀螺仪呢？接下来我们就从头来了解一下陀螺仪的基本知识。
陀螺仪的另一种叫法又称角速度传感器，从定义上来看陀螺仪是测量载体角运动或者角速度的传感器从应用的角度上来看，陀螺仪多用于导航、定位等系统常用实例如手机GPS 定位导航、卫星三轴陀螺仪定位，其陀螺仪的精度在整个过程中起到了至关重要的作用，也就是高精度的陀螺仪直接决定了惯性导航系统的精度以及制导和自动控制系统的性能品质。
早在17世纪，在牛顿生活的年代，对于高速旋转刚体的力学问题已经有了比较深入的研究，奠定了机械框架式陀螺仪的理论基础。
1852年，法国物理学家傅科为了验证地球的自转，制造了最早的傅科陀螺仪，并正式提出了“陀螺”这个术语。
但是，由于当时制造工艺水平低，陀螺仪的误差很大，无法观察、验证地球的自转。
到了19世纪末20世纪初，电动机和滚珠轴承的发明，为制造高性能的陀螺仪提供了有力的物质条件。
同时，航海事业的发展推动陀螺仪进入了实用阶段。
在航海事业蓬勃发展的20世纪初期，德国探险家安休茨想乘潜艇到北极去探险，他于1904年制造出世界上第一个航海陀螺罗经，开辟了陀螺仪表在运动物体上指示方位的道路。
与此同时，德国科学家舒勒创造了“舒勒调谐理论”，这成为陀螺罗经和导航仪器的理论基础。
中国是世界文明发达最早的国家之一，在陀螺技术方面，我国也有很多发明创造。
比如在传统杂技艺术中表演的快速旋转的转碟节目，就是利用了高速旋转的刚体具有稳定性的特性。
在将高速旋转的刚体支承起来的万向架的应用方面，西汉末年，就有人创造了与现在万向支架原理完全相同的“卧褥香炉”。
这种香炉能“环转四周而炉体常平，可置被褥中”。
实际上是把这种香炉放在一个镂空的球内，用两个圆环架起来，利用互相垂直的转轴和香炉本身的质量，在球体做任意滚动时，香炉始终保持平稳，而不会倾洒。
陀螺仪的应用及原理图
陀螺仪的应用及原理图一、陀螺仪的定义陀螺仪是一种用来测量或保持物体角速度（角速度是描述物体转动状态的物理量）的仪器。
它利用物体本身的转动惯量和角动量守恒原理，通过测量物体的角速度来确定其在空间中的方向或运动状态。
陀螺仪广泛应用于航空航天、导航、惯性导航系统、飞行器稳定控制等领域。
二、陀螺仪的原理陀螺仪的工作原理基于运动物体的角动量守恒原理。
当一个物体围绕某一轴旋转时，其整体的角动量保持不变。
陀螺仪利用这一原理，测量物体绕某一轴的角速度，进而确定物体的方向和运动状态。
陀螺仪通常由一个旋转的转子和一个感应装置组成。
转子在其自由旋转的轴上带有一个定向固定的陀螺。
当陀螺发生角速度变化时，会产生一个力矩作用在陀螺仪的轴上，使其发生位移。
感应装置会检测出这个位移，从而得到陀螺的角速度信息。
三、陀螺仪的应用陀螺仪广泛应用于各个领域，下面列举了几个常见的应用：1.导航系统：陀螺仪在惯性导航系统中起着重要作用，可以测量飞行器、船只、车辆等的角速度信息，提供准确的导航和定位数据。
2.平稳控制：陀螺仪被用于飞行器、船舶等的平稳控制系统中，可以感知姿态变化，帮助系统实现平稳的运动。
3.飞行器姿态控制：陀螺仪可以测量飞行器的姿态角，辅助飞行器的操控和稳定性控制。
4.模拟游戏设备：陀螺仪被广泛应用于模拟游戏设备中，如游戏手柄、手机等，通过感应玩家的手腕动作来控制游戏角色。
5.智能手机的方向感应：许多智能手机都内置了陀螺仪，可以感知手机的方向变化，并在应用程序中实现相应的功能，如实现屏幕的自动旋转等。
6.火箭和航天器姿态控制：陀螺仪在火箭和航天器的姿态控制系统中起着至关重要的作用，可以提供准确的角速度信息，帮助维持火箭或航天器的稳定状态。
四、陀螺仪的类型根据工作原理和结构不同，陀螺仪可以分为以下几种类型：1.旋转陀螺仪：使用一个旋转的陀螺来测量角速度。
常见的有机械陀螺仪和光学陀螺仪。
2.振动陀螺仪：利用振动的原理来进行测量。
第十章陀螺仪概述18
第十章陀螺经纬仪概述第一节陀螺经纬仪的工作原理一、陀螺经纬仪的工作原理陀螺经纬仪是一种高精度的定向仪器可以直接测定某条边的真方位角。
因此陀螺经纬仪在隧洞测量中，特别是矿山测量和地铁测量中有着重要作用。
下面我们主要阐述一下陀螺经纬仪的基本工作原理。
首先我们先了解一下陀螺及陀螺仪的特性。
（一）陀螺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1-1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：成的陀螺仪来说，不管它们的用途如何不同，结构上如何变化，它们都是按照陀螺的这两个基本特性来工作的。
1．进动性陀螺仪的重要部件是一个高速旋转的均匀质子。
图10-2如果转子以高速旋转着，其动量矩与x 轴重合。
这时再把上下方向的力施加在旋转轴的两端，在此力矩的作用下H 矢量的端点将沿力矩方向运动，即在xy 平面内向y 方向转去，也即这时转子将不是绕y 轴转动而是绕Z 轴逆时针转动。
这就是陀螺仪的进动性。
图10-22．定轴性如果动量矩的存在，或转子高速旋转，是陀螺仪产生进动的内因；而外力矩的作用是陀螺仪产生进动的外因。
两者缺一不可。
如果外力矩为零，则陀螺仪保持其动量矩的方向和大小不变。
即此陀螺仪的另一特性：定轴性。
在惯性导航系统中人们常利用陀螺仪的定轴性建立方向基础。
但是实际陀螺仪总会受到各种干扰因素的影响。
如转子质量不匀，支撑元件的摩擦力，温度变化引起陀螺仪元件尺寸的变化，导电丝的弹性干扰力矩，外界磁场的干扰力矩等等。
它们会引起陀螺轴的漂移，漂移率是陀螺质量好坏的主要指标。
在陀螺经纬仪中人们主要利用陀螺的进动性来寻找真北方向，找到了真北方向才可以测定地上直线的方位角。
至于为什么能用陀螺找到真北方向，这要从地球自转对陀螺的作用谈起。
(三) 陀螺经纬仪的工作原理地球以角速度ω（ω=1/周/昼夜=7.25×610- 弧度/秒)绕其自转轴旋x y转，所以地球上的一切东西都随着地球转动。
陀螺仪原理、近似理论
1、陀螺的概念绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺 (top)。
通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。
在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进(precession)，又称为回转效应(gyroscopic effect)。
2、陀螺的稳定性和进动性陀螺在不旋转的时候和普通物体一样，而当它高速旋转的时候，则具有一个明显的特征：能稳定的立在地面上不倒，如玩具“地转子”。
这种特性就是陀螺的稳定性 - 当陀螺高速旋转时，可以保持其动量矩矢量在空间方位不变。
当陀螺高速旋转时，若给陀螺施加外力矩，会引起陀螺转子相对惯性空间的转动，这种特性即为陀螺的进动性 - 当外力试图使陀螺发生倾斜时，陀螺并不沿外力的方向倒下，而是按转子的转向沿偏转 90°的方向倒下。
3、陀螺仪的原理我们不用一个完整的轮框，我们用四个质点ABCD来表示边上的区域，这个边对于用图来解释陀螺仪的工作原理是很重要的。
轴的底部被托住静止但是能够各个方向旋转。
当一个倾斜力作用在顶部的轴上的时候，质点A向上运动，质点C则向下运动，如其中的子图1。
因为陀螺仪是顺时针旋转，在旋转90度角之后，质点A将会到达质点B的位置。
CD两个质点的情况也是一样的。
子图2中质点A 当处于如图的90度位置的时候会继续向上运动，质点C也继续向下。
AC质点的组合将导致轴在子图2所示的运动平面内运动。
一个陀螺仪的轴在一个合适的角度上旋转，在这种情况下，如果陀螺仪逆时针旋转，轴将会在运动平面上向左运动。
如果在顺时针的情况中，倾斜力是一个推力而不是拉力的话，运动将会向左发生。
在子图3中，当陀螺仪旋转了另一个90度的时候，质点C在质点A受力之前的位置。
C质点的向下运动现在受到了倾斜力的阻碍并且轴不能在倾斜力平面上运动。
倾斜力推轴的力量越大，当边缘旋转大约180度时，另一侧的边缘推动轴向回运动。
陀螺仪参数解释
陀螺仪参数解释陀螺仪是一种用于测量角速度的设备，通常用于飞行器、汽车、船舶等导航系统中。
它通过测量绕着三个轴旋转的速度，可以帮助系统进行定位和姿态控制。
在设计和使用陀螺仪时，有许多重要的参数需要理解和考虑。
本文将对陀螺仪的一些重要参数进行解释，以便读者更好地理解和使用这一设备。
1. 静态精度静态精度是指陀螺仪在静止状态下的测量精度。
一般来说，陀螺仪的静态精度越高，表示它能够更准确地测量静止状态下的姿态。
静态精度通常以度/小时（°/hr）或弧度/小时（rad/hr）为单位来表示，数值越小表示陀螺仪的静态精度越高。
在选择陀螺仪时，需要根据具体的应用场景和要求来确定静态精度的要求。
2. 动态精度动态精度是指陀螺仪在动态环境下的测量精度。
这包括了在受到振动、冲击或者加速度变化等干扰时，陀螺仪的测量精度。
与静态精度类似，动态精度通常也以度/小时或者弧度/小时为单位来表示。
在一些高动态环境下的应用中，陀螺仪的动态精度要求较高。
3. 频率响应陀螺仪的频率响应是指其对输入信号频率的响应特性。
这个参数通常以带通宽度和带阻深度等指标来描述。
在导航系统中，陀螺仪需要在一定的频率范围内能够准确测量角速度，因此其频率响应是一个非常重要的参数。
4. 偏差陀螺仪的偏差是指其输出值与真实值之间的差异，通常受到温度、湿度、振动等环境因素的影响。
偏差可以分为零偏和尺度因数两个部分，其中零偏是指在没有输入角速度时的输出值，而尺度因数是指输出值与真实值之间的比例差异。
在实际应用中，需要对陀螺仪的偏差进行校准和补偿，以确保其测量结果的准确性。
5. 功耗陀螺仪的功耗是指其在工作过程中消耗的电能。
在电池供电或者对电能消耗有要求的应用中，功耗是一个需要考虑的重要参数。
通常来讲，功耗越低表示陀螺仪在同样条件下能够工作更长的时间。
6. 温度稳定性陀螺仪的输出值通常会受到温度的影响，因此其温度稳定性是一个非常重要的参数。
温度稳定性通常以度/小时/度（°/hr/°C）或者弧度/小时/度（rad/hr/°C）来表示，表示在温度变化一个度的情况下，输出值的变化。
一文读懂角速度传感器（陀螺仪）
一文读懂角速度传感器（陀螺仪）展开全文对于角速度传感器，很多人可能会比较陌生，不过，如果提到它的另一个名字——陀螺仪，相信有不少人知道。
陀螺仪的原理陀螺仪，是一种用来感测与维持方向的装置，基于角动量不灭的理论设计出来的。
陀螺仪一旦开始旋转，由于轮子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。
通俗地说，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。
大家如果玩过陀螺就会知道，旋转的陀螺遇到外力时，它的轴的方向是不会随着外力的方向发生改变的。
我们骑自行车其实也是利用了这个原理。
轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫做陀螺仪，然后再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。
陀螺仪的基本部件包括1、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）。
2、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）。
3、附件（是指力矩马达、信号传感器等）。
陀螺仪的两个重要特性陀螺仪有两个非常重要的基本特性：一为定轴性，另一是进动性，这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。
定轴性当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。
这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。
其稳定性随以下的物理量而改变：1、转子的转动惯量愈大，稳定性愈好；2、转子角速度愈大，稳定性愈好。
所谓的“转动惯量”，是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。
当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时，它们所获得的角速度一般是不一样的，转动惯量大的刚体所获得的角速度小，也就是保持原有转动状态的惯性大；反之，转动惯量小的刚体所获得的角速度大，也就是保持原有转动状态的惯性小。
进动性当转子高速旋转时，若外力矩作用于外环轴，陀螺仪将绕内环轴转动；若外力矩作用于内环轴，陀螺仪将绕外环轴转动。
干货!最全的陀螺仪基础知识详解
干货！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。
陀螺仪简介及操作
陀螺仪定轴性：陀螺轴在不受外力作用时，它的方向始终指向初始恒定方向；如右下图，左端为一可转动的陀螺，右端为一可移动的悬重。
当调节悬重的位置使杠杆水平时，可以看到陀螺转动后，其轴线的方向始终保持不变，即可验证定轴性。
进动性：陀螺轴在受到外力作用时，将产生非常重要的效应－“进动”。
当将悬重向左移动一小段距离，即相当于陀螺轴受到一个向下的作用力时，陀螺转动后，杠杆将保持水平，但将在水平面上作逆时针方向的转动；陀螺仪各部件作用以及安装方法：（1）全站仪（2）陀螺仪（3）逆变器（4）电池（5）电源电缆NOTE:逆变器灯变绿方可操作，变红必须立刻关机陀螺仪在运输保管时的条件：运输避免震动，保管时防潮NOTE:1、如果运输途中路况很差，需要人员抱住陀螺仪仪器箱子，避免震动2、在矿井下如果陀螺仪上面被滴水，一定要擦干后风干一晚上，不可在潮湿状态放回仪器箱如果遇到定向误差大等问题应如何解决：操作问题产生的误差要及时解决，硬件损伤的问题一定联系维修人员，禁止自行解决高精度对中整平:陀螺仪对整平精度要求很高，避免在震动环境下工作，需要掌握点下对中方法.所谓点下对中，就是利用铅坠指向仪器提手中心的点来达到对中,在全站仪架设好后要进行整平，在陀螺仪架设好后需要进行二次整平，整平精度应尽量优于10秒,如果在测量状态中出现了仪器整平失衡，必须终止测量重新整平.电源系统的正确安装与开机:电源与逆变器、陀螺仪部分的正确安装，锁紧螺旋在完全锁紧状态下开机，逆变器灯变绿方可进行操作等.仪器关机的操作:关机时陀螺锁紧螺旋保证完全锁紧，关闭电源等待15分钟才可拆卸零位检查:开机前与关机后都需下放锁紧螺旋进行零位检核，记录数值判断摆丝状态,零位检查需要左右读数之差不大于一个格，并且必须读数摆幅达到6-10个格内方可读数.如果零位差超过1个格，需要进行摆丝的调整，严禁非维修人员进行.测量过程:。
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谈谈对陀螺仪和加速度传感器的感性认识
前几天看到官网的新规则觉得很有意思看看自己帐号注册2年多了比赛也做了2届从论坛上下了大堆资料也没给论坛贡献什么有价值的东西实在惭愧啊正好自己以前捣鼓过一段时间四轴飞行器把当时收集的一些资料发上来大家共享下吧大部分取自网络还有一部分自己的思考重要的地方用红字标明了来自网络的都用蓝字标明本人才疏学浅论坛里藏龙卧虎有不对的还请大家指正新手看看全当一个感性认识。
由于时间太长就不标原文地址了大家搜搜都能搜到另外四轴飞控论坛上已经看到有人跑过去要7260 和EN—03的资料了嘿嘿数据手册其实很好找的相关资料也很多的大家多多利用搜索引擎
啊
加速度传感器测的是什么？
我觉得很多时候大家都被它的名字给误导了我觉得准确的来说它测的不是加速度至少对于mma7260这类的片子它检测的是它受到的惯性力(包括重力！重力也是惯性力)。
那又有人要问了 F=ma 惯性力不就是加速度么？差矣加速度传感器实际上是用MEMS 技术检测惯性力造成的微小形变注意检测的是微小形变所以你把加速度传感器水平静止放在桌子上它的Z轴输出的是1g的加速度因为它Z轴方向被重力向下拉出了一个形变可是你绝对不会认为它在以1g的加速度往下落吧你如果让它做自由落体它的Z轴输出应该是0 给个形象的说法可以把它看成是一块弹弹胶它检测的就是自己在三个方向被外力作用造成的形变。
从刚才的分析可以发现重力这个东西实际是个很恶心的东西它能隔空打牛，在不产生加速度的情况下对加速度传感器造成形变，在产生加速度的时候不造成形变，而其他力都做不到。
可惜的是，加速度传感器不会区分重力加速度与外力加
速度。
所以，当系统在三维空间做变速运动时，它的输出就不正确了或者说它的输出不能表明物体的姿态和运动状态举个例子当一个物体在空间做自由落体时在X轴受到一个外力作用产生g的加速度这时候x y z 轴的输出分别是 g,0,0 如果这个物体被x轴朝下静止放在水平面上它x y z 轴的输出也分别是 g,0,0 所以说只靠加速度传感器
来估计自己的姿态是很危险而不可取的
加速度传感器有什么用？
加速度计,可以测量加速度,包括重力加速度,于是在静止或匀速运动（匀速直线运动）的时候,加速度计仅仅测量的是重力加速度,而重力加速度与刚才所说的R坐标系（绝对坐标系）是固连的,通过这种关系,可以得到加速度计所在平面与地面的角度关系也
就是横滚角和俯仰角计算公示如下俯仰角
横滚角
陀螺仪测的是什么？
陀螺仪可以测量角速度,具有高动态特性,但是它是一个间接测量器件,它测量的是角度的导数,角速度,显然我们要将角速度对时间积分才能得到角度看到积分我想敏感的同学马上就能发现一个致命的问题积分误差
积分误差的来源主要有两个一个是积分时间积分时间Dt越小，输出角度越准一个是器件本身的误差假设陀螺仪固定不动,理想角速度值是0dps(degree per second)，但是有一个偏置0.1dps加在上面,于是测量出来是0.1dps,积分一秒之后,得到的角度是0.1度,1分钟之后是6度,还能忍受,一小时之后是360度,转了一圈所以说陀螺仪
在短时间内有很大的参考价值
陀螺仪另外一个问题是它的测量基准是自身，并没有系统外的绝对参照物重力轴是个绝好的参照物因此需要陀螺仪和加速度传感器的配合使用如果要测偏航角YAW 还需要电子罗盘感知地磁方向给出水平方向的绝对参考（当然这个在智能车上不存在
吧······——！）
陀螺仪和加速度传感器的融合
除了给出绝对参考系陀螺仪和加速度传感器相互融合使用的最重要的原因是：
综合考虑，加速度计是极易受外部干扰的传感器，但是测量值随时间的变化相对较小。
陀螺仪可以积分得到角度关系，动态性能好，受外部干扰小，但测量值随时间变化比较大。
可以看出，它们优缺点互补，结合起来才能有好的效果
用通俗点的话来说就是无论工作多久加速度传感器如果没收到外部干扰它测的就一定是准的！陀螺仪虽不会受到外部干扰可是时间长了由于积分误差累计它的
值就全错了！
所以两个数据融合的方法就是设计算法在短时间尺度内增加陀螺仪的权值，在
更长时间尺度内增加加速度权值，这样系统输出角度就更真实了
再通俗点说就是隔一段时间用加速度传感器的值修正一下陀螺仪的积分误差然后在隔
的这段时间内用陀螺仪本身的角度积分
其实MK四轴的平衡算法也是这样，首先对陀螺仪做PI运算，其中I的真正含义
就是积分反演角度
有了陀螺仪PI算法，四轴就有了瞬时增稳，就可以遥控飞了，但是它不会永远水平
由于累积误差的作用，很快中立点就不是水平位置了，这时候就需要用加速度不断的纠正
陀螺仪积分误差。
你可以看到MK算法中有根据加速度方向不断把积分量I递减清零的代码，就是这个融合算
法的核心了
MK立足于一个高级航模玩具，为了在低成本8位单片机上运行，不去显式的计算姿态角，
只把校正后的PI值输出负反馈控制电机了
这样的好处是基本上只用整型算法就能完成运算，而要显式的计算姿态角，更专业的做法
就是KALMAN滤波显式求解姿态
卡曼滤波也是在对历史数据积分，并且可以同步融合陀螺仪与加速度数据，陀螺仪与加速
度贡献权值还可以通过滤波参数调整
所以它就成了惯性数据处理的经典算法，他的缺点是浮点运算量较大，对系统资源要求较
高
至于具体的KALMAN滤波算法网上大把大把的这里就不多赘述了
总结一下就是：
PITCH/ROLL角速度积分－>PITCH/ROLL姿态角，再结合加速度纠正累积误差
发两张四轴论坛上feng_matrix大侠发的两张图
最后说一下自己以前在做四轴时碰到的问题
1 数据类型非常重要很多时候精度误差计算都错在数据类型小数点上尤其是AD值(int)
往电压值角度值（float）转换时一定要注意！
2 一定要注意陀螺仪的积分时间！！一定要注意搞清楚自己程序里陀螺仪值的积分时间看
清数据手册中的电压值和角速度的关系千万不要搞错仔细仔细再仔细
3 EN-03这个片子我没用过主要当时考虑性能实在太········但既然组委会规定了大家就好好适应毕竟都在一个平台上了但是印象中这款片子输出值很小好像使用上都是借个运放还有一定要注意温漂！！陀螺仪上的温漂太可怕了 EN-03有没有温度反馈脚记不得了·······如果有大家一定要用上如果没有想想办法怎么解决温漂
吧·····
最后祝新一届的小弟们能在第七届里取得好成绩！。