1. “地球的運(yùn)動與陀螺加速度計(jì)的功能“

我們主要研究在地球表面（包括大氣層內(nèi)）運(yùn)動載體的導(dǎo)航定位問題，地球每時每刻都在圍繞著自轉(zhuǎn)軸和太陽在自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，而運(yùn)動載體又在地球表面進(jìn)行著復(fù)雜而多樣的運(yùn)動，慣性導(dǎo)航的工作原理就是利用陀螺和加速度計(jì)對運(yùn)動載體及地球自轉(zhuǎn)的角速度和加速度進(jìn)行測量，再通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和專門的導(dǎo)航軟件和計(jì)算機(jī)計(jì)算獲得運(yùn)動載體的方位、姿態(tài)等信息。

ωx = - Vy/R

ωy =  Vx/R+Ωcosφ

ωz = (Vx/R)tgφ+Ωsinφ

式中：Vx、Vy分別為載體相對地球的東向及北向速度， Ω為地球自轉(zhuǎn)角速度， φ為當(dāng)?shù)?/span>緯度。

      陀螺是一種用于檢測載體相對慣性（太陽）坐標(biāo)系運(yùn)動角速度的精密器件，機(jī)械陀螺（轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下）具有定軸性和進(jìn)動性。這兩大特性奠定了陀螺導(dǎo)航的基礎(chǔ)。如果在陀螺結(jié)構(gòu)中加入測速電子和旋轉(zhuǎn)變壓器的測速和測角器件，由于陀螺轉(zhuǎn)子具有定軸性，就可以利用上述器件測量出陀螺主軸（轉(zhuǎn)子）與陀螺殼體（與船體固聯(lián)）的轉(zhuǎn)到角速度和角度，進(jìn)而也可以作為角度和角速度傳感器。

在地理坐標(biāo)系中，作用在加速度計(jì)上的絕對加速度為：

A = [dV / dt]t+(ω +Ω) X V–g （1-1）

上式中 (ω +Ω) X V 為哥氏加速度及離心加速度之和，ω 為地理坐標(biāo)系相對慣性坐標(biāo)系的角速度。

由于船舶在垂直方向上的速度很小，同時考慮哥氏加速度和離心加速度比起重力加速度g來要小很多，把（1-1）簡化并在地理坐標(biāo)系下分解：

       Ax = [dVx / dt ]  -2Vy?Ωsin? - Vx?Vy/R?tg?

       Ay = [dVy / dt ] +2Vx?Ωsin? +Vx?Vx/R?tg?

       Az = g                哥氏加速度  離心加速度

在慣導(dǎo)系統(tǒng)中，我們需要測量的是船舶的運(yùn)動加速度項(xiàng)dVx / dt 、dVy / dt ，而其余各項(xiàng)（哥氏加速度和離心加速度）是我們所不需要的，因此稱之為“有害加速度”，以后還需在加速度計(jì)的輸出信號中將它們補(bǔ)償?shù)?。對于船舶來說，這些有害加速度的量值一般在10^-4g左右，相當(dāng)平臺傾斜20 ? 所產(chǎn)生的誤差，一般需要補(bǔ)償?shù)簟?/span>

有了陀螺和加速度計(jì)這兩個武器，我們就有手段測量地球和我們在地球表面上運(yùn)動的角速度和加速度了，在導(dǎo)航理論和算法的分析和指導(dǎo)下，再利用機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)就可以獲得運(yùn)動物體的航向、姿態(tài)、速度和位置等信息的測量了。