前文我們大致了解陀螺儀的來歷，原理和種類，那么，它與我們的日常生活有怎樣的關系呢？

陀螺儀器最早是用于航海導航，但隨著科學技術的發展，它在航空和航天事業中也得到廣泛的應用。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動控制系統中的一個敏感元件，即可作為信號傳感器。

根據需要，陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號，以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行，而在導彈、衛星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中，則直接利用這些信號完成航行體的姿態控制和軌道控制。

作為穩定器，陀螺儀器能使列車在單軌上行駛，能減小船舶在風浪中的搖擺，能使安裝在飛機或衛星上的照相機相對地面穩定等等。作為精密測試儀器，陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發射井等提供準確的方位基準。

陀螺儀器的應用范圍是相當廣泛的，它在現代化的國防建設和國民經濟建設中均占重要的地位。

陀螺儀在航空飛行領域的應用

由于各種電子設備和電腦控制的高科技發展，各種現代飛機的設計大多數都是靜不穩定的，必須利用電子設備和電腦來輔助控制來使飛機取得良好的飛行控制。

這種飛機單純依靠飛行員手指來控制難度會加大。飛機雖然仍能飛行，但是會出現不同程度的搖晃不定，總是處于一種不穩定的飛行狀態。有時重心設定的不太準確，稍微有差別，也會使飛機飛行不太穩定。

空中有各種亂流，也會使飛機飛行不夠穩定，這時就使用陀螺儀增穩，飛機就會一直平穩的飛行，讓飛行員感覺更容易操控飛機，做出各種動作也更加標準。

陀螺儀讓飛行員感覺最明顯的是降落的時候，而最需要陀螺儀幫助的也是飛機的降落。因為降落的飛機由于速度較慢，臨近失速點，這時更容易受風的影響而導致機翼上下晃動，這時就要不斷的用手指去調整飛機姿態使其保持水平不變而逐步下降高度，很多新手飛行員有時修正過多，飛機就會產生更大的晃動，很容易進入失速而導致降落失敗。

但是如果將陀螺儀打開增穩狀態，由于陀螺儀的傳感器非常敏感，機翼稍微有輕微下壓，陀螺儀立即發出指令讓打副翼讓飛機回平，這個過程發生的很快，以至于你都可能看不到機翼下壓就已經被陀螺儀修正了。所以你將會看到飛機總是非常平穩的保持水平不變而逐步下降高度，對飛行員有很大的幫助。

對戰斗機飛行員來說，陀螺儀的鎖定功能將會大大的增加飛行樂趣。比如在戰機超低空倒飛通場情況下，飛機性能較好或者調整得當時，通常在正飛狀態下，即使不動升降舵飛機也能保持正飛。但是飛機倒飛時通常要稍微推升降舵才能保持倒飛，如果不是技術極其高超，手指很難保持推舵的舵量不變使飛機在倒飛狀態下保持飛機一直在同一直線倒飛。

這就是為什么大多數人敢做超低空正飛通常而不敢做超低空倒飛通場，或者正飛通場敢做的很低而倒飛通常不敢做的很低，因為正飛的時候手指可以不動升降舵飛機都能保持直線飛行，而倒飛的時候手指要一直推著舵面，飛機速度快且高度低，手指稍微移動就可能觸地炸雞。這是使用陀螺儀的鎖定狀態，就變得非常容易了。

因為在倒飛狀態下，陀螺儀會自動鎖定倒飛的姿態，升降舵操縱桿回中不動，陀螺儀都會自動將飛機一直保持直線倒飛狀態，而不用擔心手指推舵的舵量是否準確。那么你就可以放心的在跑道遠端操控飛機進入超低空倒飛通場狀態，然后可以不用怎么操控，飛機也能一直保持超低空倒飛通場了。?

陀螺儀在車載導航設備中的應用

車載導航是通過接受GPS衛星信號定位成功后，確定目標再根據導航軟件自帶數據庫規劃路線，然后進行導航。因為GPS需要車載導航系統在同步衛星的直接視線之內才能工作，所以隧道、橋梁、或是高層建筑物都會擋住這直接視線，使得導航系統無法工作。

再者，導航系統是利用三角、幾何的法則來計算汽車位置的，所以汽車至少要同時在三個同步衛星的視線之下，才能確定位置。在導航系統直接視線范圍內的同步衛星越多，定位就越準確。

當然，大多數的同步衛星都是在人口密集的大都市的上空，所以當你遠離城區時，導航系統的效果就不會太好了甚至根本就不能工作。這就是所謂的“導航盲區”。

針對這個問題，有導航廠商尋找到了解決之道，而實現精準導航的奧妙在于一個小東西——陀螺儀。

當陀螺儀應用到車載導航上，便大幅度提升了導航的精準度，它的作用體現在：

1、陀螺儀能在GPS信號不好時能繼續發揮導航的作用并修正GPS定位不準的問題

在GPS信號不好時，陀螺儀可根據已獲知的方位、方向和速度來繼續進行精確導航，這也是慣性導航技術的基本原理。同時也可修正GPS信號不好時定位偏差過大的問題。

2、陀螺儀能比GPS提供更靈敏準確的方向和速度

GPS是無法即時發現車子速度和方向的改變的，要等跑了一段距離之后才能測出，因此當你車子在非導航情況下轉變了方向后，就會出現小陳那樣的狀況，導航就無法辨識你車子的轉向，結果把方向導錯了。而陀螺儀能夠在方向和速度改變的瞬間即時測出，從而能讓導航軟件及時的修改導航路線

3、陀螺儀在上立交橋時更靈敏準確的識別

民用GPS的精度是無法識別上沒上立交橋的，而陀螺儀卻可測出車子是否向上移動了，從而能讓導航軟件及時的修改導航路線。依靠GPS衛星的信號導航和陀螺儀的慣性導航，有效提高了導航精準度，即使在失去GPS信號后，系統仍能通過自主推算來繼續導航，為車主提供準確的行駛指示。

陀螺儀在無人機飛行控制系統中的應用

無人機的飛行控制系統是其最主要的組成部分之一，而姿態的穩定控制，則是對無人機順利執行各項任務的有效方法。在目前的無人機實際制造與應用中，有的無人機產品是基于三軸陀螺儀和傾角傳感器，來構成全姿態增穩控制系統的。

無人機姿態增穩控制屬于內回路控制，它包括姿態保持與控制、速度控制等模式。內回路控制是在以三軸陀螺儀和傾角傳感器獲取無人機飛行姿態的基礎上，通過對升降舵、方向舵的控制，完成飛行姿態的穩定與控制。

其中，三軸陀螺儀主要用來測量無人機在飛行過程中俯仰角、橫滾角和偏航角的角速度，并根據角速度積分計算角度的改變。而一般采用雙軸傾角傳感器，與三軸陀螺儀構成全姿態增穩控制回路。

陀螺儀測量得到的角速度信息用作增穩反饋控制，使飛機操縱起來變的更“遲鈍”一些，從而利用傾角傳感器測得飛機橫滾角和俯仰角。然后將陀螺儀測得的角速率信息和傾角傳感器測得的姿態角進行捷聯運算，得到融合后的姿態信息。這種較為復雜的捷聯算法，能夠使姿態精度得到很大提高。

陀螺儀在照相/攝相領域的應用

當我們拍視頻或拍照時，有沒有相過，通過一種裝置，保證你的“相機”固定在同一位置，無論你的手怎么歪斜，身體怎么抖，他都能保持手機的相對穩定。我們都知道，只有當手機或攝像機相對“穩定”我們才能拍出精美的畫面或視頻。而能夠讓“穩拍器”始終保持穩定的核心秘密就是“加速度和陀螺儀”傳感器。

為什么說“加速度和陀螺儀”傳感器是自拍神器的核心秘密呢？因為穩拍器的核心就是對“相機”姿態的檢測，然后根據“相機”的姿態變化實時的控制與“相機”連接的電機做相應動作，只要電機控制的夠快，就能保證“相機”始終穩定在固定位置。不管你的手左右晃動還是上下晃動，在穩拍神器的控制下你的“相機”就會雷打不動，從而拍出穩定的照片和畫面。?

穩拍器的整體大致框架如下圖所示，其中橘黃色部分就是加速度和陀螺儀傳感器工作部分。

它將“攝像設備”的姿態反饋給中心MCU處理單元，中央MCU單元根據檢測到的“攝像設備”的姿態和運動情況，去控制電機做相應的動作，電機動作使“攝像設備”保持穩雷打不動的狀態，這樣拍出來的照片才更清楚，錄制的錄像才更穩定。?

陀螺儀在智能手機中的應用?

陀螺儀的使用距離我們最近的就是我們的手機，陀螺儀在手機中的應用主要體現在以下幾個方面：

1、導航。

陀螺儀自被發明開始，就用于導航，先是德國人將其應用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手機的導航能力將達到前所未有的水準。

實際上，很多專業手持式GPS上也裝了陀螺儀，如果手機上安裝了相應的軟件，導航能力絕不亞于很多船舶、飛機上用的導航儀。

還可以實現GPS的慣性導航：當汽車行駛到隧道或城市高大建筑物附近，沒有GPS訊號時，可以通過陀螺儀來測量汽車的偏航或直線運動位移，從而繼續導航。

2、可以和手機上的攝像頭配合使用，比如防抖，在拍照時的維持圖像的穩定，防止由于手的抖動對拍照質量的影響。在按下快門時，記錄手的抖動動作，將手的抖動反饋給圖像處理器，可以讓手機捕捉到更清晰穩定的畫面。

3、各類游戲的傳感器，比如飛行游戲，體育類游戲，甚至包括一些第一視角類射擊游戲，陀螺儀完整監測游戲者手的位移，從而實現各種游戲操作效果。有關這點，想必用過任天堂WII的網友會有很深的感受。

4、可以用作輸入設備，陀螺儀相當于一個立體的鼠標，這個功能和第三大用途中的游戲傳感器很類似，甚至可以認為是一種類型。通過小幅度的傾斜，偏轉手機，實現菜單，目錄的選擇和操作的執行。(比如前后傾斜手機，實現通訊錄條目的上下滾動;左右傾斜手機，實現瀏覽頁面的左右移動或者頁面的放大或縮小。

5、也是未來最有前景和應用范圍的用途。那就是可以幫助手機實現很多增強現實的功能。增強現實是才冒出的概念，和虛擬現實一樣，是計算機的一種應用。大意是可以通過手機或者電腦的處理能力，讓人們對現實中的一些物體有更深入的了解。

如果大家不理解，舉個例子，前面有一個大樓，用手機攝像頭對準它，馬上就可以在屏幕上得到這座大樓的相關參數，比如樓的高度，寬度，海拔，如果連接到數據庫，甚至可以得到這座大廈的物主、建設時間、現在的用途、可容納的人數等。

陀螺儀最新技術簡介和發展趨勢

目前，陀螺儀技術正在由傳統的機械轉子陀螺向以光學陀螺儀為代表的新型陀螺儀轉變，下面再簡要介紹幾種處在技術領域前沿的新型陀螺儀技術，希望能夠幫助讀者開闊視野，了解到國外陀螺儀技術的最新發展。

氦-氖環形激光陀螺儀

相比傳統的機械式轉子陀螺儀，主要優點是無機械轉子，結構簡單（少于20個部件），抗振動性能好，啟動快，可靠性高，數字輸出。

此外，一些研究人員還提出用固態增益介質替換氦-氖氣體，能夠使陀螺儀的工作壽命更長、成本更低和制造更簡單，這種陀螺也被稱為固態環形激光陀螺儀（固態RLG）。

目前，基于氦-氖環形激光陀螺儀的慣性導航系統已經廣泛應用在航空和航海導航、戰略導彈的導航、制導與控制領域，成為主要的高性能陀螺儀之一。?

光纖陀螺儀

從20世紀60年代開始，美國海軍研究辦公室希望發展一種比氦-氖環形激光陀螺儀的成本更低、制造流程更簡單、精度更高的光纖角速度傳感器，也就是俗稱的光纖陀螺。

目前，最為常見的光纖陀螺儀是相敏光纖陀螺儀，通過測量在一個光纖線圈中的兩束反向傳播光束的相移以敏感載體轉動，從而計算出其角速率。

因此，光纖陀螺儀的精度主要取決于其采用的光纖種類和光電檢測系統，偏值一般處于0.001度/時-0.0002度/時之間。現在，光纖陀螺儀已經被廣泛應用于魚雷、戰術導彈、潛艇和航天器等。

集成光學陀螺儀

隨著集成光路的發展，可在單塊芯片上實現非常復雜的功能，可以將幾毫米直徑的集成環形腔激光器、光電檢測電路都集成在同一芯片上，作為集成光學陀螺儀的敏感元件，這樣可以大大減小現有光學陀螺儀的質量和尺寸，降低成本和功耗，更好地控制熱效應，增加可靠性，因此利用集成光學技術制造的光學陀螺儀具有良好的發展前景。

目前，圍繞著集成環形腔激光器已經展開了廣泛的研究，但是關鍵技術還有待突破。

此外，包括核磁諧振和超流體等的尖端技術也已經得到了驗證，未來也將在新型陀螺儀上得到應用。

審核編輯：劉清