MEMS陀螺仪
由于机械转子陀螺仪对加工精度有很高的要求，而且怕振动，因此以机械转子陀螺仪为基础的导航系统精度一直都不太高。
MEMS陀螺仪成本低、体积小、质量轻（只有几克），且稳定性和精度都比机械转子陀螺仪高，在民用无人机上得到广泛使用。下面着重介绍MEMS陀螺仪的角速度测量原理。
MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文缩写。MEMS是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口、通信和电源于一体的微型器件或系统（图3-13）。
图3-13 MEMS陀螺仪
与传统的利用角动量守恒原理的陀螺仪相比，MEMS陀螺仪使用了不同的工作原理。传统的陀螺仪是一个不停转动的物体，其自转轴的指向不随承载支架的旋转而变化。要把这样一个不停转动的、没有支撑的、内环或者外环能旋转的物体用微机械技术在硅片衬底上加工出来，显然很难。为此，MEMS陀螺仪在基于传统陀螺仪特性的基础上利用科里奥利力——旋转物体在有径向运动时所受到的切向力来实现设备的小型化。
科里奥利力也就是常说的科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。如图3-14所示，O-XYZ坐标系相对于惯性系做旋转运动，质量块在O-XYZ坐标系下相对坐标系做匀速直线运动。但是在惯性系下观察质量块，质量块做曲线运动，也就意味着质量块受到外力作用改变了速度，这个外力就是科氏力。
科氏力来自物体运动所具有的惯性，由于地球自转运动而作用于地球上运动质点的偏向力就是这样的代表。另外，科氏力有助于解释河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害的地理现象。例如，在北半球，从南向北流的河流（如湘江），河水冲刷东岸更厉害；从北向南流的河流，河水冲刷西岸更厉害。
图3-14 科氏加速度
由图3-14可知，科氏力的方向垂直于惯性质量块的速度方向和坐标系的转动方向。如果物体在旋转体系上没有径向运动，就不会产生科氏力。
科氏力的存在使旋转中的MEMS陀螺仪可对各种形式的直线运动产生反应（图3-15）。这样，通过记录陀螺仪部件受到的科氏力便可以进行无人机运动的测量与控制。MEMS陀螺仪一般由梳子结构的驱动部分和电容板形状的传感部分组成（图3-16），这样就形成了两个方向的可移动电容板。当径向的电容板加振荡电压迫使物体做径向运动时，横向的电容板就可以测量出由于横向科里奥利运动带来的电容变化。这样，MEMS陀螺仪在驱动下就会不停地来回做径向运动或振荡，从而得到不停地在横向来回变化的科氏力，进而在横向做与驱动力垂直的微小振荡。这种科氏力正比于角速度，所以由电容的变化便可以计算出MEMS陀螺仪的角速度。
图3-15 科氏力的产生
图3-16 MEMS陀螺仪的组成
上面只是抽象展示了陀螺仪的工作原理，而真实的陀螺仪内部构造如图3-17所示。
图3-17 三轴陀螺仪MEMS细致结构显微照
常用的MEMS陀螺仪均采用振动物体传感角速度的原理，利用振动来诱导和探测科氏力而设计的MEMS陀螺仪没有旋转部件、不需要轴承，可以用微机械加工技术大批量生产。
现今民用无人机飞控里的陀螺仪大多采用的是MEMS陀螺仪。MEMS陀螺仪相比传统的机械陀螺仪具有明显的优势：
（1）体积小、质量轻，适用于对安装空间和质量要求苛刻的场合；
（2）低成本、低功耗；
（3）高可靠性，内部无转动部件，全固态装置，抗大过载冲击，工作寿命长；
（4）大量程，适用于高转速大重力加速度的场合；
（5）易于数字化、智能化，可数字输出，温度补偿，零位校正等。