一項研究介紹了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS) 陀螺儀，徹底改變了角速度和加速度的測量。這項創(chuàng)新有望通過提供精確、經(jīng)濟高效的運動分析來改變航空航天、汽車和機器人技術(shù)，標(biāo)志著導(dǎo)航和運動理解的新時代。

姿態(tài)信息在科學(xué)和工程領(lǐng)域至關(guān)重要，傳統(tǒng)上依賴陀螺儀等儀器進行測量，隨著時間的推移，面臨著小型化和準(zhǔn)確性的限制。研究人員現(xiàn)已擴展了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS) 的應(yīng)用，將角速度和加速度測量納入其中，這是基于計算機加速計的進步和?? GNSS 在捕獲平移速度方面的成功而實現(xiàn)的飛躍。京都大學(xué)最近于 2024 年 3 月 19 日在《衛(wèi)星導(dǎo)航》雜志上發(fā)表的一項研究(DOI：10.1186/s43020-024-00130-z)介紹了 GNSS 陀螺儀。這項創(chuàng)新能夠精確測量運動動力學(xué)，標(biāo)志著運動分析領(lǐng)域的重大突破。 核心方法涉及高速 GNSS 數(shù)據(jù)的復(fù)雜處理，團隊采用先進的正則化技術(shù)來有效解決和減輕數(shù)據(jù)噪聲和計算角度動力學(xué)固有的不適定性帶來的挑戰(zhàn)。這種方法至關(guān)重要，因為由于原始 GNSS 數(shù)據(jù)固有的噪聲放大，這些動態(tài)的直接測量輸出很容易受到重大誤差的影響。通過將 GNSS 概念化為陀螺儀，這項研究解決了這些復(fù)雜性，提供了一種兼具精度和可靠性的方法，從而進一步提供了一種創(chuàng)新技術(shù)來改進機械、光學(xué)和 MEMS 類型的傳統(tǒng)陀螺儀，以實現(xiàn)動態(tài)測量等。廣泛的實驗構(gòu)成了本研究驗證過程的支柱。研究人員仔細(xì)分析了 GNSS 數(shù)據(jù)，應(yīng)用差分方法和正則化來提取角速度和加速度。結(jié)果具有啟發(fā)性，表明可以以顯著超越傳統(tǒng)陀螺儀測量的精度和可靠性來確定角動力學(xué)。這一驗證不僅證實了所提出方法的可行性，而且凸顯了其在捕捉運動細(xì)微差別方面的優(yōu)越性。這項研究的一個顯著特點是它克服了 GNSS 姿態(tài)中觀察到的噪聲顯著放大的方法。 領(lǐng)導(dǎo)該研究團隊的徐培良博士表示：“GNSS 陀螺儀的出現(xiàn)標(biāo)志著我們追求角動態(tài)測量精度的一個重要里程碑。這項技術(shù)不僅增強了我們對物體運動的理解，而且為在角動力學(xué)測量中的應(yīng)用開辟了新的途徑。從航空航天到地震學(xué)等各個領(lǐng)域。”

GNSS 陀螺儀提供了一種經(jīng)濟高效、準(zhǔn)確的角度動態(tài)測量方法，對航空航天、汽車安全、機器人和地球物理學(xué)產(chǎn)生影響。這項創(chuàng)新有望增強導(dǎo)航、更好的車輛控制以及通過旋轉(zhuǎn)地震學(xué)進行地震檢測的進步，展示了其廣泛的應(yīng)用。