陀螺羅經

陀螺羅經（英語：gyrocompass，也稱陀螺羅盤^[1]，台灣譯作迴轉羅盤）是一種不依賴磁而是依賴內置的陀螺儀來定位的羅盤。與一般的羅盤相比，陀螺羅經可以指向真北極而非地磁北極。

陀螺羅經

原理

以地球自轉方向為基準，陀螺羅經在運動物體上一般是外環軸垂直、內環軸水平指東、自旋軸水平指北安裝的。設地球自轉轉速為 ${\displaystyle \omega _{g}}$，當地緯度為 ${\displaystyle \lambda }$，則固定在地球上的當地北方向在以 ${\displaystyle \omega =\omega _{g}\sin \lambda }$ 的角速度相對於慣性空間轉動。因此為了使自旋軸保持指北，須使自旋軸也以 ${\displaystyle \omega }$ 的角速度進動。^[1]

應用

陀螺羅經由於精度高，不受地磁和船磁的影響，在艦船導航上應用廣泛；亦被用於隧道和礦山開發。^[2]

1911年，埃爾默·安布羅斯·斯佩里（英語：Elmer Ambrose Sperry）將陀螺羅經應用於船舶自動轉向，被稱為第一代自動舵。^[3]

現代的陀螺羅經採用電磁擺或加速度計等元件，通過電路施加修正力矩，稱為電磁控制陀螺羅經，簡稱電控羅經或電羅經。^[4]

現代陀螺羅經系統中在陀螺內框架上裝一個擺，利用自動控制理論來測量自旋軸偏離水平面的角度。^[1]

誤差

一台陀螺羅經復示器

陀螺羅盤會受到航行誤差的影響。^[5]在大多數現代船舶上，GPS或其他導航設備會向陀螺羅盤提供數據，由小型計算機校正。

由於陀螺羅經尋北依賴於地球自轉軸引起的扭矩導致的陀螺進動，因此在東西方向上快速移動時會抵消地球自轉的影響，從而無法正確指向真北。^[6][7]由於高速度會引起很大的航向誤差，同時陀螺羅經的體積和重量比較大，在飛機上的應用比較困難。^[1]