慣性器件

慣性導航系統通常由慣性測量裝臵、計算機、顯示器等組成。慣性測量裝 臵由兩大核心慣性元器件組成:加速度計和陀螺儀。三個自由度的陀螺用來測量 飛行器的角加速度，三個加速度計用來測量飛行器的加速度，計算機通過測得的 角加速 度和加速度數據計算出飛行器的速度和位子數據。性能先進的慣性器件是 先進慣性導航系統的前提。

陀螺儀

傳統意義上的陀螺儀是安裝在框架中繞回轉體的對稱軸高速旋轉的物體。 陀螺儀具有穩定性和進動性，利用這些特性制成了敏感角速度的速率陀螺和敏感 角偏差的位置陀螺。由于光學、MEMS 等技術被引入于陀螺儀的研制，現在習慣上把能夠完成陀螺功能的裝臵統稱為陀螺。

陀螺儀種類多樣，按陀螺轉子主軸所具有的進動自由度數目可分為二自由 度陀螺儀和單自由度陀螺儀;按支承系統可分為滾珠軸承支承陀螺，液浮、氣浮 與磁浮陀螺，撓性陀螺(動力調諧式撓性陀螺儀)，靜電陀螺;按物理原理分為利用高速旋轉體物理特性工作的轉子式陀螺，和利用其他物理原理工作的半球諧振 陀螺、微機械陀螺、環形激光陀螺和光纖陀螺等。

根據其精度范圍大致分為超高精度陀螺儀、中高精度陀螺儀和低精度陀螺 儀。超高精度陀螺儀指精度范圍在 10-6 o/h~5*10-4 o/h 范圍內的陀螺儀，主要包括液浮陀螺、靜電陀螺等，目前最高精度的陀螺儀是靜電陀螺儀。中高精度陀螺 儀指精度在 5*10-4 o/h~10-1 o/h 的陀螺儀，目前最有發展前景的陀螺儀是光學陀螺儀，激光陀螺屬于第一代光學陀螺，光纖陀螺屬于第二代光學陀螺，最近幾年 ，由于光纖陀螺在精度、性能和尺寸上具有更大的潛力，越來越受到各國軍方的 青睞。低精度陀螺儀是指精度范圍超過 10-1 o/h 的陀螺儀，目前發展前景較好的是MEMS 陀螺儀，雖然精度低，但低廉的價格使其具有廣闊的應用前景。

機電陀螺

機電陀螺是傳統的第一、二代陀螺儀，主要包括第一代液浮、氣浮、磁懸浮陀螺，以及撓性、靜電等第二代陀螺。機電陀螺的共同點在于轉子都是安裝在框 架中繞回轉體的對稱軸高速旋轉，屬于剛體轉子陀螺儀，不同點在于支撐系統不 一樣。第一代液浮、氣浮、磁懸浮陀螺精度雖高，但結構復雜，制造困難、成本 很高。隨著慣性導航系統的推廣，尤其是在飛機上的廣泛應用，尋求一種中高精 度、但結構簡單、成本較低的陀螺成為當時迫切需要解決的問題。

撓性陀螺

60 年代初，出現了一種新穎支撐原理的撓性陀螺解決了第一代陀螺儀的問題。撓性陀螺的轉子利用撓性接頭支撐，去除了支承軸上的摩擦干擾力矩，具有體積小、重量輕、可靠性高、成本低、能夠消除支承摩擦的優點，目前應用范圍廣 泛，從平臺式到捷聯式，從飛機、導彈到艦船、航天飛行器均有所應用。

靜電陀螺

靜電陀螺是應用電場原理，在超真空的腔體內由靜電場產生的吸力來支承 球形轉子的一種自由轉子陀螺，和撓性陀螺同屬第二代陀螺儀。靜電陀螺技術是 當今世界上最高精度的慣性技術，目前世界上只有美國、俄羅斯、法國和中國掌 握并成功地應用了這一技術。靜電陀螺慣性系統價格昂貴、結構體積較為龐大， 一般應用在彈道導彈核潛艇或航空母艦上。

光學陀螺

光學儀器被用來測量地球的轉動始于 1913 年法國物理學家 Sagnac 提出的 Sagnac效應，真正實用的激光陀螺在 1963 年研制成功。此后，基于 Sagnac 效應的光學陀螺迅速發展，激光陀螺和光纖陀螺是目前軍事應用領域使用最廣泛的陀 螺，以其為主要慣性器件的捷聯慣性導航系統更是逐步取代成本高昂的基于機電 陀螺的平臺式慣性導航系統和捷聯式慣性導航系統。

加速度計

加速度計是慣性導航系統的另一核心元件。加速度計是用來感測運動載體 沿一定方向的比力的慣性器件，可以測量出加速度和重力，從而計算載體的速度和位臵。加速度計的分類:按照輸入與輸出的關系可分為普通型、積分性和二次積 分型;按物理原理可分為擺式和非擺式，擺式加速度計包括擺式積分加速度計、 液浮擺式加速度計和撓性擺式加速度計，非擺式加速度計包括振梁加速度計和靜 電加速度計;按測量的自由度可分為單軸、雙軸、三軸;按測量精度可分為高精 度(優于 10-4m/s2)、中精度(10-2 m/s2–10-3 m/s2)和低精度(低于 0.1m/s2)三類。lw