陀螺仪技术的历史与现状

陀螺仪的发展经历了漫长而艰苦的岁月，时至今日已经取得了巨大的成就。由于其在国防军事、现代社会生活等领域的重要地位，陀螺仪依然是各国研究的热点。

1852年，法国物理学家傅科（Foucault）首次提出了陀螺仪的定义、原理及应用设想，并制造了最早的傅科陀螺仪［2］。1908年，德国安休茨（Anschutz）发明了陀螺罗经（Gyro Compass）。1909年，美国斯佩里（Sperry）也独立研制出了陀螺罗经并应用于舰船的导航，陀螺罗经的出现标志着陀螺仪技术的形成和现代应用的发端。

20世纪20—30年代，陀螺转弯仪、陀螺地平仪和陀螺方向仪作为指示仪表相继在飞机上使用［2］。20世纪40年代末至20世纪50年代初发展起来了液浮陀螺和气浮陀螺，20世纪60年代起又出现了挠性转子动力调谐陀螺仪。1964年，美国率先研制成功静电陀螺仪。以上都是传统的陀螺仪，即机械转子式陀螺仪，依靠转子的高速旋转来实现角速度信息的测量。

随着1960年美国物理学家梅曼（Maiman）研制出第一台红宝石激光器，陀螺仪的研制也迅速进入了一个崭新的阶段。1961—1962年，希尔（Heer）和罗森塔尔（Rosenthal）等人提出了环形激光陀螺的设想，并于1963年研制出世界上第一台环形激光陀螺实验装置［3］，如图1所示。随后，美国霍尼韦尔（Honeywell）公司经过十几年的努力，使得激光陀螺于1975年和1976年分别在飞机和战术导弹上试飞成功，标志着激光陀螺从此进入实用阶段。环形激光陀螺仪的发展与应用是陀螺仪历史上最大的技术进步。20世纪80年代，激光陀螺成功应用于飞机、地面车辆导航、舰炮稳定等系统。1989年，船用激光陀螺惯性导航系统研制成功。(www.xing528.com)

图1　第一台环形激光陀螺实验装置［4］

1976年，美国犹他大学Vali和Shorthill首先提出光纤陀螺的设想并进行了演示试验。1978年，美国麦道公司研制出第一个实用化光纤陀螺。1980年，Bergh等制出第一台全光纤陀螺试验样机，使光纤陀螺向实用化迈进了一大步［5］。20世纪80年代中期，干涉型光纤陀螺仪研制成功［2］。光学陀螺的发展和应用是惯性导航技术发展史上重要的里程碑。

20世纪80年代中期，基于哥氏效应原理的微机械陀螺（MEMS）迅速发展起来，以其体积小、成本低的特点为惯性导航系统的应用打开了更为广阔的领域，在军用方面尤其加速了战术武器制导化的进程。