陀螺论文的参考文献有哪些

陀 螺 陀螺，也称陀罗，是普及性的儿童玩具。其基本型制是用木头削成一个面平底尖的圆椎体，考究些的还在尖脚部安一粒钢珠。常见的玩法是先用一根小鞭子的鞭梢稍稍缠住它的腰部，再用力一拉，使之旋转起来，然后用鞭子不断抽打，令其旋转不停。所以人们每将这种游戏称为抽陀螺或鞭陀螺，在南北城乡顽童们的嘴里，则还有“抽贱骨头”、“打懒婆娘”、“耍冰猴儿”等带有恶谑意味的俗称。 与陀螺外号花样百出的现象相映成趣，关于这种游戏发明的时间与演变的过程，也有多种说法。 有人推测陀螺的发明与发展，经历过手旋陀螺、鞭旋陀螺和鸣声陀螺(即“空钟”)三个阶段。手旋陀螺就是一个圆片，中央贯轴，然后以手旋轴，使圆片自转，也就是宋周密《武林旧事》所载的“千千车、轮盘”等“儿戏之物”。据杭世骏《道古堂集》介绍，这种手旋陀螺在明代成为宫人喜爱的游戏，称为“妆域”。除制作更加考究外，还有了新的玩法：当它转速减缓而有停转或歪倒之虞时，允许用衣袖拂拭，即借助外力补救。谁转的时间长久谁赢，游戏规则是不许转出事先划定的界限。这个“袖拂”动作，后来蜕变成一根小绳鞭。成书于晚明的《帝京景物略》曾记载当时流行北京的童谣：“杨柳儿活，抽陀螺”，并介绍了具体玩法，同现代的鞭旋陀螺完全一样。据此推断，手旋陀螺产生于宋代，经过明代袖拂“妆域”的过渡，最终发展为鞭旋陀螺，其具体时间约在明代中期或稍后。 又有人举出唐代文学家元结所著《恶圆》：“元子家有乳母，为圆转之器，以悦婴儿，婴儿喜之。母使为之聚孩孺，助婴儿之乐……”这个“圆转之器”能产生“聚孩孺”的效用，足见玩起来的吸引力之强，估计就是手旋陀螺之类。这样，手旋陀螺的产生时间又可往前推数百年。 还有人指出：“陀罗至迟在宋代已十分流行，宋人留下的绘画作品中已能见到陀罗和小鞭子，证明了那时陀罗与现在的形制已基本相同”(王连海《中国民间玩具简史》，北京工艺美术出版社，1997)。遗憾的是论者未就所据绘画作品提出具体的说明。 另外，也有人认为陀螺的发明与发展历程应是先有鞭旋陀螺，然后再有手旋陀螺与鸣声陀螺，而鞭旋陀螺早在原始社会就产生了，依据是李济、袁敦礼于二十世纪二十年代提出的一份题为《西阴村史前的遗存》考古报告。该报告称，山西夏县西阴村仰韶期文化遗址中，有一个陶制小陀螺出土。这个“陶制小陀螺”的形制及其用途，究竟能否套用玩具游戏概念，因实物湮失，似难以查考。如果此说落实，则陀螺的产生时间，起码又可以前推四千年以上。至于手旋陀螺，论者以为是在原始社会的鞭旋陀螺的基础上发展而来，最初的制作方法是选择一个份量较重的方孔钱，在钱孔中固定一根长约一分左右的竹柄。我国文献上虽没有记载这种游戏，但这种游戏必是出现在钱币产生以后，那是毫无疑问的。最后发明的是鸣声陀螺，但时间至晚不过五代。这一点有日本史料为证：《日本的游戏》作者考出，“念独乐”是“从中国通过朝鲜渡来”日本的。所谓“念独乐”，是鸣声陀螺，“念”指鸣声，“独乐”和“陀螺”的字音相近；而据《倭名类聚抄》称，它的最初译名叫“辨色立成”。该书出版于日本承平年间(931—938)，由此推定，我国外传到朝鲜、日本去的鸣声陀螺，当在公元931年(后唐明宗长兴二年)以前。总之，这些资料可补我国宋以前文献的失载(棣华《我国外传朝、日的陀螺游戏》，《中国体育史参考资料》第六辑，1958)。

陀螺虽小，但作为一种玩具，它却有着悠久的历史。早在1926年的时候，山西夏县西阴村仰韶文化遗址便出土了一个陶制的小陀螺，由此可见，陀螺在我国至少有四五千年的历史。宋朝时，嫔妃宫女中流行一种叫做“千千”的游戏，这是一种类似手捻陀螺的贵族游戏。“千千”是一种针形物体，约三公分长，放在象牙做的圆盘中，通过手捻使其旋转，谁的千千转得时间长，谁就是胜者，这是早期的手旋陀螺。现在的一些手旋陀螺是用橡果做的，在橡果盖中心插人一根笔直的细棍，用大拇指和食指捏住细棍的一端，迅速一捻，使其落在平面上旋转，看谁转得时间长。明朝刘侗在《帝京景物略》记载有童谣：“杨柳儿青，放空钟；杨柳儿活，抽陀螺；杨柳儿死，踢毽子。”且附有具体玩法。可见陀螺已成为当时很常见的玩具，和现在的鞭旋陀螺已经没什么区别。

陀螺仪简介 [编辑本段] 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。 由苍蝇后翅（特化为平衡棒）仿生得来。 在一定的初始条件和一定的外力矩在作用下，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）。 陀螺旋进是日常生活中常见的现象，许多人小时候都玩过的陀螺就是一例。 人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪（gyroscope），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。 陀螺仪原理 [编辑本段] 陀螺仪的原理就是，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。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。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。 陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。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。 现代陀螺仪 [编辑本段] 现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。 传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。1976年等提出了现代光纤陀螺仪的基本设想，到八十年代以后，现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。 由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外，还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。 现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种，它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的：当光束在一个环形的通道中前进时，如果环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。 也就是说当光学环路转动时，在不同的前进方向上，光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化，如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度，就可以制造出干涉式光纤陀螺仪，如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉，也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度，就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。 从这个简单的介绍可以看出，干涉式陀螺仪在实现干涉时的光程差小，所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽度，而谐振式的陀螺仪在实现干涉时，它的光程差较大，所以它所要求的光源必须有很好的单色性。 陀螺仪的用途 [编辑本段] 陀螺仪是一种既古老而又很有生命力的仪器，从第一台真正实用的陀螺仪器问世以来已有大半个世纪，但直到现也，陀螺仪仍在吸引着人们对它进行研究，这是由于它本身具有的特性所决定的。 陀螺仪最主要的基本特性是它的稳定性和进动性。人们从儿童玩的地陀螺中早就发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒而保持与地面垂直，这就反映了陀螺的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支，它以物体的惯性为基础，研究旋转物体的动力学特性。 陀螺仪器最早是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪器不仅可以作为指示仪表，而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件，即可作为信号传感器。根据需要，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，而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中，则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。 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。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。由此可见，陀螺仪器的应用范围是相当广泛的，它在现代化的国防建设和国民经济建设中均占重要的地位。 陀螺仪的基本部件 [编辑本段] 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，。

我国在4000多年前的黄帝时代就发明了指南针，战国时已经开始应用 “司南”。大约在公元前1世纪，我国的巫师用一个按北斗七星的形状用磁铁矿 做成的勺子，放在一个光滑的铜天盘上指示北极。大约在公元1090年，我国的 领航员将指南针应用在了导航实践上。 欧洲到11世纪才学会制造指南针。公元1190年，意大利领航员开始用一 碗水漂起一颗铁针，用磁铁矿或天然磁石使铁针磁化，根据铁针偏转的方向来 检查他们对方向的估计是否正确。到约1250年，这种东西已发展成为航海罗 盘，航海罗盘由一个装在玻璃盒子里的刻度和安在支轴上的一颗处于平衡状态 的针组成。它在白天指示水平方向，在夜晚被置于有灯光照明的罗经柜内。 14世纪初，意大利人乔亚首先把用纸做成的方向刻度盘和磁针连接在一起 传动。这是磁罗经发展过程中的一次飞跃。从此船舶辨向就不必再用手转动罗 盘了。16世纪，意大利人卡尔登制成平衡环，使磁罗经在船舶摇晃中也能保持 水平。 陀螺罗经又称电罗经，是一种提供正北基准的指向仪器。它是根据法国学 者傅科1852年提出的利用陀螺仪作为指向仪器的原理而制造的。陀螺罗盘有两 个优点：既不因接近金属而偏转，又指向正北而非磁北。现代陀螺罗经由主罗 经和附属仪器两部分组成，并向着尺寸小、重量轻、使用寿命长、维修方便、 操作简便并能适用于大、中、小型船舶的趋势发展。它的灵敏部分一般都制成 密封球形，并用特制的液体支承以提高其精确度和可靠性。无论其在恶劣环境 条件下的可靠性，还是其精确程度，都远非当年的指南针所能比的了。

陀螺的起源因年代久远并无详细纪录可供查考，但是在新石器时代的遗址中出土过陀螺，如江苏常州出土的新石器马家窑文化木陀螺及山西龙山文化遗址中出土陶陀螺；目前文史记载则多以宋朝时出现的一种类似陀螺的玩具为开端，称做“千千”（或称千千车）；那是一个中心轴（铁制）长约一寸的圆盘形（直径约四寸）物体，用手捻在盘中旋转，比赛谁转得久，这是当时身处深宫后院的嫔妃宫女用以打发寂寥时光的游戏之一。 在台湾故宫博物院收藏的宋代苏汉臣（开封人，曾在北宋徽宗宣和画院当过招待，以刘宗古为师，工于释道人物之画，尤其婴戏画更有独创之功力）《婴戏图》中，画面的前方有两个孩童，正打著陀螺玩耍，也证实当时确有倒钟体的陀螺出现，由画面考察， 当时的陀螺应是木制的，像个圆锥体，用绳子缠好了，往地上前抛后扯，陀螺便在地上旋转起来。当它速度慢下来时，再用绳子不断抽打它的侧面，如此便可转个不停。一直到现在，大陆北方的儿童在冬季及早春时节还流行这样的玩法，尤其在结得厚实的冰面上抛打，更别有乐趣。另外一幅苏汉臣的作品《秋庭戏婴》中，有个推枣磨的道具，利用两个枣子，加上一个剖了一半的枣子作成支架而成枣磨玩具，那是一种旋转、平衡的游戏，游戏时，谁能让枣磨保持平衡、转得久，谁就获胜；这幅画也能证明当时已有多元的陀螺玩具型态出现。明朝《帝京景物略》记载，陀螺者，木制如小空钟，中实而无柄，绕以鞭之绳而无竹尺，卓于地，急掣其鞭。一掣，陀螺则转，无声也。视其缓而鞭之，转转无复往。转之疾，正如卓立地上，顶光旋旋，影不动也。其小空钟形体、中实无柄、绕以鞭之绳等描述，证之明代晚期的陀螺已跟今日的鞭打陀螺无异；刘侗的诗歌《杨柳活》撰述：杨柳儿活，鞭陀罗，这时期“陀螺“一词已正式出现。同时也被人称为"汉奸"

陀螺的起源，因年代久远，较无详细可进一步参酌的资料记载。陀螺最早出现在后魏时期的史籍，当时称为独乐。在一般的书籍或网路资料查询当中可得知，在宋朝时就有一种类似陀螺游戏的小玩艺儿，名字叫做千千，类似今日的手捻陀螺造型，它是象牙所作成，以一个直径约4寸的圆盘，中央插上一支铁针为轴心，是古代宫女为打发时间所玩的一种贵族游戏，其玩法是将一个长约3公分的针状物体，放在象牙制的圆盘中，用手捻使其旋转，等到快停时再用衣袖拂动它，让它继续旋转，最后，比比看谁的千千转得最久，谁就是获胜者。

陀螺，也称陀罗，是普及性的儿童玩具。其基本型制是用木头削成一个面平底尖的圆椎体，考究些的还在尖脚部安一粒钢珠。常见的玩法是先用一根小鞭子的鞭梢稍稍缠住它的腰部，再用力一拉，使之旋转起来，然后用鞭子不断抽打，令其旋转不停。所以人们每将这种游戏称为抽陀螺或鞭陀螺，在南北城乡顽童们的嘴里，则还有“抽贱骨头”、“打懒婆娘”、“耍冰猴儿”等带有恶谑意味的俗称。

与陀螺外号花样百出的现象相映成趣，关于这种游戏发明的时间与演变的过程，也有多种说法。

有人推测陀螺的发明与发展，经历过手旋陀螺、鞭旋陀螺和鸣声陀螺（即“空钟”）三个阶段。手旋陀螺就是一个圆片，中央贯轴，然后以手旋轴，使圆片自转，也就是宋周密《武林旧事》所载的“千千车、轮盘”等“儿戏之物”。据杭世骏《道古堂集》介绍，这种手旋陀螺在明代成为宫人喜爱的游戏，称为“妆域”。除制作更加考究外，还有了新的玩法：当它转速减缓而有停转或歪倒之虞时，允许用衣袖拂拭，即借助外力补救。谁转的时间长久谁赢，游戏规则是不许转出事先划定的界限。这个“袖拂”动作，后来蜕变成一根小绳鞭。成书于晚明的《帝京景物略》曾记载当时流行北京的童谣：“杨柳儿活，抽陀螺”，并介绍了具体玩法，同现代的鞭旋陀螺完全一样。据此推断，手旋陀螺产生于宋代，经过明代袖拂“妆域”的过渡，最终发展为鞭旋陀螺，其具体时间约在明代中期或稍后。

又有人举出唐代文学家元结所著《恶圆》：“元子家有乳母，为圆转之器，以悦婴儿，婴儿喜之。母使为之聚孩孺，助婴儿之乐……”这个“圆转之器”能产生“聚孩孺”的效用，足见玩起来的吸引力之强，估计就是手旋陀螺之类。这样，手旋陀螺的产生时间又可往前推数百年。

还有人指出：“陀罗至迟在宋代已十分流行，宋人留下的绘画作品中已能见到陀罗和小鞭子，证明了那时陀罗与现在的形制已基本相同”（王连海《中国民间玩具简史》，北京工艺美术出版社，1997）。遗憾的是论者未就所据绘画作品提出具体的说明。

另外，也有人认为陀螺的发明与发展历程应是先有鞭旋陀螺，然后再有手旋陀螺与鸣声陀螺，而鞭旋陀螺早在原始社会就产生了，依据是李济、袁敦礼于二十世纪二十年代提出的一份题为《西阴村史前的遗存》考古报告。该报告称，山西夏县西阴村仰韶期文化遗址中，有一个陶制小陀螺出土。这个“陶制小陀螺”的形制及其用途，究竟能否套用玩具游戏概念，因实物湮失，似难以查考。如果此说落实，则陀螺的产生时间，起码又可以前推四千年以上。至于手旋陀螺，论者以为是在原始社会的鞭旋陀螺的基础上发展而来，最初的制作方法是选择一个份量较重的方孔钱，在钱孔中固定一根长约一分左右的竹柄。我国文献上虽没有记载这种游戏，但这种游戏必是出现在钱币产生以后，那是毫无疑问的。最后发明的是鸣声陀螺，但时间至晚不过五代。这一点有日本史料为证：《日本的游戏》作者考出，“念独乐”是“从中国通过朝鲜渡来”日本的。所谓“念独乐”，是鸣声陀螺，“念”指鸣声，“独乐”和“陀螺”的字音相近；而据《倭名类聚抄》称，它的最初译名叫“辨色立成”。该书出版于日本承平年间（931—938），由此推定，我国外传到朝鲜、日本去的鸣声陀螺，当在公元931年（后唐明宗长兴二年）以前。总之，这些资料可补我国宋以前文献的失载（棣华《我国外传朝、日的陀螺游戏》，《中国体育史参考资料》第六辑，1958）。

陀螺仪是飞行器的核心制导设备，其原理类似日常所见的陀螺，不管载体如何运动，陀螺仪都能够保持平衡。 现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。 传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。1976年 等提出了现代光纤陀螺仪的基本设想，到八十年代以后，现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。 由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外，还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。 现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种，它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的：当光束在一个环形的通道中前进时，如果环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。 也就是说当光学环路转动时，在不同的前进方向上，光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化，如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度，这样就可以制造出干涉式光纤陀螺仪，如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉，也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度，就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。 从这个简单的介绍可以看出，干涉式陀螺仪在实现干涉时的光程差小，所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽度，而谐振式的陀螺仪在实现干涉时，它的光程差较大，所以它所要求的光源必须有很好的单色性。 。

我国在4000多年前的黄帝时代就发明了指南针，战国时代已经开始应用“司南”。大约在公元前1世纪，我国的巫师用一个按北斗七星的形状用磁铁矿做成的勺子，放在一个光滑的铜天盘上指示北极。大约在公元1090年，我国的领航员将指南针应用在了导航实践上。

欧洲到11世纪才学会制造指南针。公元1190年，意大利领航员开始用一碗水漂起一颗铁针，用磁铁矿或天然磁石使铁针磁化，根据铁针偏转的方向来检查他们对方向的估计是否正确。到约1250年，这种东西已发展成为航海罗盘，航海罗盘由一个装在玻璃盒子里的刻度和安在支轴上的一颗处于平衡状态的针组成。它在白天指示水平方向，在夜晚被置于有灯光照明的罗经柜内。

14世纪初，意大利人乔亚首先把用纸做成的方向刻度盘和磁针连接在一起传动。这是磁罗经发展过程中的一次飞跃。从此船舶辨向就不必再用手转动罗盘了。16世纪，意大利人卡尔登制成平衡环，使磁罗经在船舶摇晃中也能保持水平。

陀螺罗经又称电罗经，是一种提供正北基准的指向仪器。它是根据法国学者傅科1852年提出的利用陀螺仪作为指向仪器的原理而制造的。陀螺罗盘有两个优点：既不因接近金属而偏转，又指向正北而非磁北。现代陀螺罗经由主罗经和附属仪器两部分组成，并向着尺寸小、重量轻、使用寿命长、维修方便、操作简便并能适用于大、中、小型船舶的趋势发展。它的灵敏部分一般都制成密封球形，并用特制的液体支承以提高其精确度和可靠性。无论其在恶劣环境条件下的可靠性，还是其精确程度，都远非当年的指南针所能比的了。

从广义上讲从起始点将航行载体引导到目的地的过程统称为导航。 从狭义上讲导航 是指给航行载体提供实时的姿态、 速度和位置信息的技术和方法。 早期人们依靠地磁场、 星光、太阳高度等天文、地理方法获取定位、定向信息，随着科学技术的发展，无线电 导航、惯性导航和卫星导航等技术相继问世，在军事、民用等领域广泛应用。其中，惯 性导航是使用装载在运载体上的陀螺仪和加速度计来测定运载体姿态、 速度、 位置等信 息的技术方法。实现惯性导航的软、硬件设备称为惯性导航系统，简称惯导系统。

捷联式惯性导航系统（Strap-down Inertial Navigation System，简写 SINS）是将 加速度计和陀螺仪直接安装在载体上， 在计算机中实时计算姿态矩阵， 即计算出载体坐 标系与导航坐标系之间的关系， 从而把载体坐标系的加速度计信息转换为导航坐标系下 的信息，然后进行导航计算。由于其具有可靠性高、功能强、重量轻、成本低、精度高 以及使用灵活等优点，使得 SINS 已经成为当今惯性导航系统发展的主流。捷联惯性测 量组件（Inertial Measurement Unit，简写 IMU）是惯导系统的核心组件，IMU 的输出信息的精度在很大程度上决定了系统的精度。

陀螺仪和加速度计是惯性导航系统中不可缺少的核心测量器件。现代高精度的惯性导航系统对所采用的陀螺仪和加速度计提出了很高的要求，因为陀螺仪的漂移误差和加速度计的零位偏值是影响惯导系统精度的最直接 的和最重要的因素，因此如何改善惯性器件的性能，提高惯性组件的测量精度，特别是 陀螺仪的测量精度，一直是惯性导航领域研究的重点。 陀螺仪的发展经历了几个阶段。最初的滚珠轴承式陀螺， 其漂移速率为（l-2）°/h， 通过攻克惯性仪表支撑技术而发展起来的气浮、液浮和磁浮陀螺仪，其精度可以达到 °/h，而静电支撑陀螺的精度可优于 °/h。从 60 年代开始，挠性陀螺的 研制工作开始起步，其漂移精度优于 °/h 量级，最好的水平可以达到 °/h。

1960 年激光陀螺首次研制成功，标志着光学陀螺开始主宰陀螺市场。目前激光陀螺的 零偏稳定性最高可达 °/h，激光陀螺面临的最大问题是其制造工艺比较复杂， 因而造成成本偏高， 同时其体积和重量也偏大， 这一方面在一定程度上限制了其在某些 领域的发展应用， 另一方面也促使激光陀螺向低成本、 小型化以及三轴整体式方向发展。 而另一种光学陀螺-光纤陀螺不但具有激光陀螺的很多优点， 而且还具有制造工艺简单、 成本低和重量轻等特点，目前正成为发展最快的一种光学陀螺

我国发展

编辑

我国的惯导技术近年来已经取得了长足进步，液浮陀螺平台惯性导航系统、动力调谐陀螺四轴平台系统已相继应用于长征系列运载火箭。其他各类小型化捷联惯导、光纤陀螺惯导、 激光陀螺惯导以及匹配GPS修正的惯导装置等也已经大量应用于战术制导武器、飞机、舰艇、运载火箭、宇宙飞船等。如漂移率°~°/h 的新型激光陀螺捷联系统在新型战机上试飞，漂移率°/h 以下的光纤陀螺、捷联惯导在舰艇、潜艇上的应用，以及小型化挠性捷联惯导在各类导弹制导武器上的应用，都极大的改善了我军装备的性能。

根据近几年国内文献，目前我国在惯性导航中应用研究中的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。机械陀螺仪指利用高速转子的转轴稳定性来测量载体正确方位的角传感器。自 1910 年首次用于船载指北陀螺罗经以来，人们探索过很多种机械陀螺仪， 液浮陀螺、动力调谐陀螺和静电陀螺是技术成熟的三种刚体转子陀螺仪，精度在 10E-6 度/小时~10E-4 度/小时范围内，达到了精密仪器领域内的高技术水平。在 1965 年，我国的清华大学首先开始研制静电陀螺，应用背景是“高精度船用 INS”。 1967-1990，清华大学、常州航海仪器厂、上海交通大学等合作研制成功了静电陀螺工程样机，其零偏漂移误差小于°/h，随机漂移误差小于°/h，中国和美国、俄罗斯并列成为世界上掌握静电陀螺技术的国家。 随着光电技术的发展，激光陀螺，光纤陀螺应运而生。与激光陀螺仪相比较，光纤陀螺仪成本较低，比较适合批量生产。我国光纤陀螺的研究起步较晚，但已经 取得了很多可喜的成绩。航天科工集团、航天科技集团、浙大、北方交大、北航等 单位相继开展了光纤陀螺的研究。根据目前掌握的信息看，国内的光纤陀螺研制精 度已经达到了惯导系统的中低精度要求，有些技术甚至达到了国外同类产品的水平。 从 20 世纪开始，由于电子技术和微机械加工技术的发展，使微机电陀螺成为现实。从 20 世纪 90年代以来，微机电陀螺已经在民用产品上得到了广泛的应用，部分应用在低精度 的惯性导航产品中。我国微机电陀螺的研究开始于 1989 年，现在已经研制出数百 微米大小的静电电机和3mm的压电电机。清华大学的导航与控制教研组的陀螺技术十分成熟，并已经掌握微机械与光波导陀螺技术，现已经做出了微型陀螺仪样机， 并取得了一些数据。东南大学精密仪器与机械系科学研究中心也不断进行关键部件、 微机械陀螺仪和新型惯性装置与GPS 组合导航系统的开发研究，满足了军民两用市场的需要。 总之，随着科学技术的发展，相比于静电陀螺的高成本，成本较低的光纤陀螺和微机械陀螺的精度越来越高，是未来陀螺技术的发展总趋势。 。