任务一 陀螺仪工作原理与排故方法
【任务引入】
无人机不能解锁起飞，连接飞控至Mission Planner地面站，HUD显示“Gyros not healthy”“Gyro cal failed”或“Gyros inconsistent”。
【任务分析】
无人机在遥控操作或者自主飞行情况下，需要时刻知道自己的航向和姿态，以便完成姿态控制，进而实现位置控制。而航向和姿态的测量工作主要依靠惯性导航系统中的陀螺仪来完成。陀螺仪是否能正常工作及精度的高低直接影响无人机的飞行动作的执行。
熟悉陀螺仪的组成、工作原理和使用方法，才能掌握陀螺仪的安装、校准和排故方法。
【相关知识】
陀螺仪，大家可能不太了解，但是陀螺很多人都见过或者玩过，如大家在逛公园的时候，有时能看到人们在用鞭子抽陀螺（图3-1），这是一种流传甚广的中国传统民俗体育游戏。2021年5月24日，“打陀螺”经国务院批准列入第五批国家级非物质文化遗产代表性项目名录。
用力抽陀螺，陀螺就会高速旋转，在没有任何外力矩作用在陀螺上时，陀螺能稳定地直立在地面上而不会倒下。当转速减慢时，陀螺就会逐渐倾斜。这说明高速旋转的物体具有保持其自转轴方向不变的性质。科学家们根据这种性质，制造出一种能感测旋转、能定向或者定位的装置——陀螺仪。按照制作原理及结构可将其大致分为机械式陀螺仪、光学陀螺仪、微机械陀螺仪。
传统意义上的陀螺仪是指机械转子陀螺仪，内部含有高速旋转的陀螺，现在飞行控制的陀螺仪传感器已经进化成一块小小的芯片了，但是在陀螺仪出现的时候，它还是一个机械装置。目前，人们普遍认为是1850年法国的物理学家莱昂·傅科（J.Foucault）为了研究地球自转，发明了陀螺仪。那个时代的陀螺仪可以理解成把一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上面，陀螺在高速旋转时保持稳定，这样，人们就可以通过陀螺的方向来辨认方向和姿态。
陀螺仪不仅可以作为指示仪表，而更重要的是可以作为自动控制系统中的一个敏感元件，即可作为传感器。陀螺仪首先被用在航海导航上，后来被用在航空航天上。
在航空方面，由于飞机在空中飞行时，是无法像地面一样靠肉眼辨认方向的，危险性极高，而陀螺仪能提供准确的方位、水平、角速度和角度等信号，以便驾驶员或自动驾驶仪来控制飞机，所以陀螺仪迅速得到广泛应用，成为飞行仪表的核心。到了第二次世界大战，德国人研制了惯性制导系统，陀螺仪成为惯性制导系统的核心，这使飞机等航行体能按照一定的航线飞行，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。
从此以后，以陀螺仪为核心的惯性制导系统就被广泛应用于航空航天，而随着需求的刺激，陀螺仪也在不断进化。如激光陀螺仪、光纤陀螺仪及微机电（MEMS）陀螺仪，前两种都是通过光的传播特性，根据测量出的顺时针和逆时针的光程差计算出旋转的角速度；后一种是利用科里奥利力测量角速度。
图3-1 抽陀螺