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                2020年07月03日

                人們常用“忙得找不到北了”來形容忙得暈頭轉向,沒有頭緒。有意思的是,人們為什麼不說“找不到東”或者“找不到西”呢?難道北有什麼特定含義嗎?確實是這樣,過去人類就用北極星來確定方向,找不到北就意味著迷失了方向。


                我們日常生活中說的“北”是一種粗略的說法。在地理信息領域,北一般可分為磁北和真北兩種,磁北是指地球磁場中的“北”,而真北指的是地球經緯圈中的“北”。


                在現代工程測量中,多以真北作為確定方位的基準。因此,人們用了很多不同的方法去尋找“北”這個小家伙,比如天文尋北、地磁尋北、慣性尋北,以及電磁尋北等。


                陀螺羅盤的發明意義重大,它不但滿足了當時艦船導航的需求,而且推動了陀螺儀理論的發展,陀螺經緯儀和捷聯式陀螺尋北儀相繼問世。陀螺儀為什麼可以尋北呢?這就涉及到尋北儀的兩種尋北原理。


                動力學尋北,是指利用陀螺儀自轉與地球自轉之間相互影響的動力學效應進行尋北,如陀螺羅盤和陀螺經緯儀。運動學尋北,是指通過陀螺儀測量地球自轉角速度的水平分量進行尋北,捷聯式陀螺尋北儀即屬于此類。


                捷聯式尋北儀需要“先調平,後尋北”。然而,調平往往費時費力,特別是大型車載平台的高精度、快速調平頗為困難。如果尋北儀能夠在傾斜狀態下直接尋北,就徹底解決了調平帶來的問題。這就是研制全姿態尋北儀的出發點。所謂 “全姿態尋北”是指能在各種傾斜狀態下尋北。它的意義不僅在于能夠在傾斜狀態下精確尋北,更重要的是對系統瞄準和測量方法帶來的變化。正因為如此,“全姿態尋北”將會成為軍事領域尋北定向的發展方向之一。


                陀螺尋北方法不需天文觀測,不依賴于地磁場,不受鐵質材料干擾,且確定的是大地真北,其自主性、全天候的特點在軍事領域具有重要意義。


                縱觀尋北,它是看似簡單但內容豐富的問題,涉及到了力學、光學以及電磁學等多個物理學分支,是科學原理、工程智慧與創造力的完美結合。它既穿越歷史,又面向未來,因為尋找方向是人類永恆的課題。


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