陀螺经纬仪的原理是什么?陀螺经纬仪有哪些应用?

本文中，小编将对陀螺经纬仪予以介绍，如果你想对陀螺经纬仪的详细情况有所认识，或者想要增进对陀螺经纬仪的了解程度，不妨请看以下内容哦。

一、陀螺经纬仪的原理

陀螺仪内绕其对称轴高速旋转的陀螺具有两个重要特性：其一，为定轴性，即在没有外力矩的作用下，陀螺转轴的方向始终指向初始恒定方向;其二，为进动性，即在外力矩的作用下，陀螺转轴产生进动，沿最短路程向外力矩的旋转轴所在铅垂面靠拢，直到两轴处于同一铅垂面为止。

真子午线是过地球自转轴的平面(子午面)与地球表面的交线，因此地面真子午线(真北方向)与地球自转轴处于同一铅垂面内。当陀螺仪的陀螺高速旋转，其转轴不在地面真子午线的铅垂面内时，陀螺转轴在地球自转的力矩作用下产生进动，向真子午线和地球自转轴所在的铅垂面靠近，于是陀螺的转轴就可以自动地指示出真北方向。

高速旋转的自由陀螺的转轴在惯性作用下不会静止在真北方向，而是在真北方向左右摆动。陀螺转轴东西摆动的最大振幅处称为逆转点。因此，陀螺仪与经纬仪相结合，用经纬仪跟踪光标东西逆转点，读取水平度盘读数并取其平均值，从而求得真北方向。

二、陀螺经纬仪的应用

陀螺仪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。

现在常用范畴如下：

(1)隧道中心线测量

在隧道等挖掘工程中，坑内的中心线测量一般采用难以保证精度的长距离导线，特别是进行盾构挖掘的情况，从立坑的短基准中心线出发必须有很高的测角精度和移站精度，测量中还要经常进行地面和地下的对应检查，以确保测量的精度。特别是在密集的城市地区，检核条件困难，不可能进行过多的检测作业。如果使用陀螺经纬仪可以得到绝对高精度的方位基准，而且可减少耗费很高的检测作业(检查点最少)，是一种效率很高的中心线测量方法。

(2)通视障碍时的方向角获取

当有通视障碍，不能从已知点获得方向角时，可以采用天文测量或陀螺经纬仪测量的方法获取方向角。与天文测量比较，陀螺经纬仪测量的方法有很多优越性：对天气的依赖少、无须复杂的天文计算、在现场可以得到任意测线的方向角而容易计算闭合差。

(3)日影计算所需的真北测定

在城市或近郊地区对高层建筑有日照或日影条件的高度限制。在建筑申请时，要附加日影图。此日影图是指以冬至的真太阳时的8:00～16:00为基准，为了计算、图面绘制的需要，进行高精度真北方向的测定。此时使用陀螺经纬仪测量可不受天气、时间等影响。

以上就是小编这次想要和大家分享的有关陀螺经纬仪的内容，希望大家对本次分享的内容已经具有一定的了解。如果您想要看不同类别的文章，可以在网页顶部选择相应的频道哦。