陀螺罗经

陀螺羅經（英語：gyrocompass，也称陀螺罗盘^[1]，台湾译作迴轉羅盤）是一种不依赖磁而是依赖内置的陀螺儀来定位的罗盘。与一般的罗盘相比，陀螺羅經可以指向真北極而非地磁北極。

陀螺羅經

原理

以地球自转方向为基准，陀螺罗经在运动物体上一般是外环轴垂直、内环轴水平指东、自旋轴水平指北安装的。设地球自转转速为 ${\displaystyle \omega _{g}}$，当地纬度为 ${\displaystyle \lambda }$，则固定在地球上的当地北方向在以 ${\displaystyle \omega =\omega _{g}\sin \lambda }$ 的角速度相对于惯性空间转动。因此为了使自旋轴保持指北，须使自旋轴也以 ${\displaystyle \omega }$ 的角速度進動。^[1]

应用

陀螺罗经由于精度高，不受地磁和船磁的影响，在舰船导航上应用广泛；亦被用于隧道和矿山开发。^[2]

1911年，埃尔默·安布罗斯·斯佩里（英语：Elmer Ambrose Sperry）将陀螺罗经应用于船舶自动转向，被称为第一代自动舵。^[3]

现代的陀螺罗经采用电磁摆或加速度计等元件，通过电路施加修正力矩，称为电磁控制陀螺罗经，简称电控罗经或电罗经。^[4]

现代陀螺罗经系统中在陀螺内框架上装一个摆，利用自动控制理论来测量自旋轴偏离水平面的角度。^[1]

误差

一台陀螺罗经复示器

陀螺罗盘会受到航行误差的影响。^[5]在大多数现代船舶上，GPS或其他导航设备会向陀螺罗盘提供数据，由小型计算机校正。

由于陀螺罗经寻北依赖于地球自转轴引起的扭矩导致的陀螺进动，因此在东西方向上快速移动时会抵消地球自转的影响，从而无法正确指向真北。^[6][7]由於高速度会引起很大的航向误差，同時陀螺罗经的体积和重量比较大，在飛機上的应用比较困难。^[1]