任何导弹都少不了一个关键部件，陀螺仪

周伯通

任何导弹都少不了一个关键部件，陀螺仪

2021-12-31 23:22

如果问导弹和普通弹药的本质性区别在哪里？大多数人都知道导弹是制导的，而普通弹药在发射后只能在惯性、引力和其他如空气阻力的综合作用下无制导的飞行直到击中某个地方。说到底，就是一个指哪打哪和打哪指哪的区别。而如果再问，两者为何又有这种区别？这种比较深入的技术问题，则未必每个人都知道了。而人类到目前制造的所有导弹，从超过200吨级的超级洲际导弹，到最小的，只有几十克的微型导弹。内部都离不开一种核心部件，这就是陀螺仪。那么什么是陀螺仪呢？就是利用陀螺原理而设计制造的一种特殊的仪器。陀螺很多人小时候都当做玩具，比如有用鞭子抽打的，在地上旋转的陀螺，也有小型的，可以用手指捻动的小陀螺。有一种传统的技艺叫做抖空竹，而所谓的空竹也可以看成一种特殊的陀螺。不过瀚海狼山、匈奴狼山认为，所有玩具陀螺的级别。

都远远到不了当做陀螺仪的程度，因为玩具陀螺的自转速度只有每秒几周到十几周，而当做陀螺仪的陀螺，自转速度极快，可以到每秒几百周甚至上千周。而且陀螺仪内部除了高速自转的陀螺核心外，还有复杂的周边支持和信号输入输出系统。因此大部分陀螺仪都比较复杂精密。陀螺仪的本质，就是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，环绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进，又称为回转效应。以上这个定义比较专业拗口，其实陀螺仪本质上就是测量角运动的。那么如何测量角运动呢？也就是如果手里拿着一个高速旋转的陀螺仪，在陀螺惯性作用下。

陀螺仪的核心部分是基本方位不动的，而如果此时拿着陀螺仪的手，向任何方向旋转或者偏移，此时陀螺仪的核心部分仍然维持方位基本不变，但是陀螺仪的外围支撑结构却随着人手的旋转和偏移一起运动了。而人手的偏转、移动的角度，就马上可以通过陀螺仪的核心部分和周围支撑部分在360度球面的移动差异角测量出来，测量值就是人手相对于原始位置的角运动差异，这个差异在实践中很有价值。因为对绝大多数弹道导弹来说，发射起点就相当于人手拿着陀螺仪的原始状态，而目标就相当于人手拿着陀螺仪旋转后的终极状态，两者之间存在一个角运动差异。如果提前给导弹输入这个差异角。那么如果最终陀螺仪指示导弹运动后与这个差异角完全符合，那么对外就代表着导弹最终击中了目标。当然实际上给弹道导弹输入的都是各军事大国自有的大地坐标系中的位移和角度差。

弹道导弹打击精度是否精准，要看三大要素：第一是大地坐标系本身是否精确，只有精确的全球大地坐标系才能给导弹提供最精准的位移和角度差值。第二就是看弹道导弹对发射的原始位置和目标的最终坐标是否精确。第三，就是看弹道导弹上安装的陀螺仪是否精良。这三者缺一不可。而对其他的战术导弹来说，发射前都要先给导弹加电压，加电压的目的第一是让导弹的核心设备先自检，这个就像电脑开机需要快速自检一样；第二则是让内部的陀螺仪高速旋转起来，达到一定的额定高转速，此时导弹才具备发射的初期前提条件。战术导弹的陀螺仪旋转起来，此时导弹就知道了自己在运动空间中的基础方位，而目标不论如何机动躲避，表现在球面中的方位，它与导弹本身之间只存在一个角度的差异，导弹通过自己的飞行和制导，最终把这个角度差归零时。

就等于实战中战术导弹已经运动到与目标方位重合，此时引爆战斗部就可以击毁目标。空空导弹、地空导弹和面空导弹甚至反坦克导弹都是这个原理。因此其内部都有相应的陀螺仪存在。当然，当今的陀螺仪并非都是像弹道导弹那种需要精密加工的纯机械陀螺。当今战术导弹多以电子陀螺为主。有压电陀螺、光纤陀螺和激光陀螺等。不过任何一种陀螺，只要是给导弹加电，那么就立即开始工作，这种工作多是不可逆的。也就是如果导弹加电后没有发射出去，此时再给导弹断电，那么已经开始工作的陀螺仪不能自动复原，再用第二次的。此时必须把加过电的导弹实弹送回生产厂家重新安装新的陀螺仪，这费用就很高了。因此如果不是实战而是演习和训练，那么战机一般只携带可重复使用内部陀螺仪的训练弹。就是担心带实弹加电不发射，必须换陀螺仪而费用高昂。

周伯通

其实我们每个人每天都接触到它，带着这玩意到处的跑，特别是喜爱摄影和玩手游的朋友总少不了它的存在，它就是手机里的陀螺仪，只是我们都没太注意而已。

当你用安兔兔检测手机硬件的时候，有一项很重要的东西往往被人们忽略，那就是陀螺仪，不同于光线传感器、距离传感器、气压计、陀螺仪、磁力传感器、温度传感器、心率传感器、指纹传感器那样好理解，但是这个东西却又十分重要，早已经成为了智能手机的标配，这到底是个什么东西呢？

陀螺仪可以重构空间

重构空间？是什么鬼？维基百科的解释是：“陀螺仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来”，说白了就是陀螺仪是加速度传感器的升级版，加速度传感器能监测和感应某一轴向的线性动作，而陀螺仪能检测和感应3D空间的线性和动作。从而能够辨认方向，确定姿态，计算角速度。

所以，当乔布斯发布世界上第一款带陀螺仪感应的手机时，让手机玩金品飞车类的游戏成为可能。

陀螺仪在手机里的作用

首先就是能够对驾驶类游戏做出更真实的模拟。通过陀螺仪，能够对手机的偏转角度、速度、时间等进行测量，从而实现对游戏视野的变化和车辆方向速度的改变，让游戏的体验有了质的提升！

其次是能够帮助摄像头进行防抖，通俗来说就是当你按下快门的那一刻，陀螺仪检测手机抖动的角度，然后根据角度来算出镜头模组需要补偿的距离，让镜头通过反向运动来抵消手机的抖动，从而实现镜头在拍摄的那一刻的绝对静止，提高成片率。

再次就是辅助GPS导航，在某些gps信号弱或者无信号的地方，比如隧道等，手机就可以根据之前定位的地点和陀螺仪检测的运动速度和时间和方向，推算出当前的位置，来达到暂时定位的目的。

总结

陀螺仪看似不起眼，但是作用还是很大的，像这样的小部件，手机里有很多很多个，这些部件一同构成了智能手机的美好体验。