航天十五所陀螺寻北仪发展的回忆
陀螺仪的应用及发展_宋桂云
陀螺仪的应用及发展宋桂云(北京长征天民高科技有限公司,北京100076)摘 要:论述陀螺的发展现状和应用前景。
光纤陀螺是近几年发展最为迅速的陀螺品种,是发展的主要方向。
陀螺及其相关技术除航空航天导航的主要用途之外,还可广泛地应用于民用领域。
关键词:陀螺;制导;光纤;激光中图分类号:TD178;V241 5;TN256;TH744 5 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2002)04-0108-04收稿日期:2002-07-15作者简介:宋桂云(1967-),女,北京市人,工程师由于陀螺在任何环境下都具有自主导航能力的这一特性,自问世以来,就引起极大关注,一直被广泛地运用于航海、航空、航天、军事等领域,而且一直是各国重点发展的技术之一,发展迅速。
在科学技术突飞猛进的今天,与陀螺相关的技术,仍然是人们关注的焦点之一。
现在,陀螺及其相关技术已经在我国国民经济的各个部门(包括军用和民用)得到广泛运用,在矿产资源钻探和开采中也有它的踪迹,这一技术具有强大的生命力和广泛的应用前景。
1 陀螺的发展简史陀螺的原意为高速旋转的刚体,而现在一般将能够测量相对惯性空间的角速度和角位移的装置称为陀螺。
陀螺是一种即使无外界参考信号也能探测出运载体本身姿态和状态变化的内部传感器,其功能是敏感运动体的角度、角速度和角加速度。
利用陀螺的定轴性和进动性可测量运动体的姿态角(航向、俯仰、滚动),精确测量运动体的角运动,通过陀螺组成的惯性坐标系实现稳定惯性平台。
也就是说,可以利用陀螺的特性建立一个相对惯性空间的人工参考坐标系,通过精确的陀螺仪和加速度计测出运载器(包括火箭、导弹、潜艇、远程飞机、宇航飞行器等)的旋转运动和直线运动信号,经计算机综合计算,并指令姿态控制系统和推进系统,实现运载器的完全自主导航。
惯性制导技术第一次应用于第二次世界大战时德国的V-2火箭。
现代导弹、宇航飞行器等多采用惯性制导的方法。
1970年,我国人造地球卫星发射成功,其中也应用了惯性制导技术。
光纤陀螺寻北仪四位置转位机构设计及其控制
压
电
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文 章 编 号 ：０ ４２ ７ （ ０ ０ ０ — ５ ８０ １ ０ — ４ ４ ２ １ ） ４０ ５ — ３
角速率 分量 ， 由此 计 算 出 载体 参 考轴 与 真北 方 向 并 夹角 ， 有寿命 长 ， 具 可靠 性 高 ， 振 动 冲击 能 力强 和 抗 机动性 强 （ 可瞬 时启 动 ， 无关 机延 时） 等显 著优点 ， 主 要 应用 于需要定 向的高机动 武器装 备系统 及矿 山开
采 、 道 施 工 、 地 测 量 等 民用 领 域 。光 纤 陀 螺 寻 北 隧 大
仪转位 控制 方案设计 是该 系统设 计 中一个极 其重要 的环节 ， 转位 机构 的转 位 精 度必 须 满 足 系统 寻北 精 度 的要 求 。
１ 光 纤 陀螺寻 北 仪 转位 机 构 设 计
光纤 陀螺 寻北仪 敏感地 球 自转 角速 率分量 过程 中， 根据 转位机 构 的运 动方式 分类 ， 转位控 制方案 主 要 分为连 续旋转 方式口 和多位 置方式 ］ 。 连续旋转 方式 是指将 光纤 陀螺 固定在匀 速旋转 的转 位机构 上 ， 纤 陀 螺 的 敏 感 轴 与 水 平 面 平 行 。 光 在转位 机构旋 转过程 中光纤 陀螺 敏感地 球 的 自转角 速率分 量 。通 过对地 球 自转 角速率 分量 进行周 期调
制 ， 小 光 纤 陀 螺 低 频 随 机 漂 移 误 差 的 影 响 ， 解 算 减 经
的设计 、 工精 度和 转速控 制提 出 了很 高的要求 ； 加 同 时 采集 的数据必 须通 过 电刷 进行 传 输 ， 致 系统 抗 导 环境 能力差 ， 降低 了系统 的可 靠性 。 多位 置 方式 是将 光 纤 陀螺 固定在 转 位机 构上 ， 光纤 陀螺 的敏感轴 与水 平面 平行 。在 转位机 构旋转 定 的角度并 保持 静 止 后 ， 采集 光 纤 陀螺 在 该位 置 敏 感 的地 球 自转 角速 率 分 量信 号 。经 解 算 ， 出光 求 纤 陀螺 寻北仪 基准 敏感轴 与真北 方 向的夹角 。多位 置 方式 一般采 用二 位置 、 四位置 、 位 置等 。根据陀 八 螺 敏感轴 数量及 特性 、 寻北 时 问、 构实 现的难 易等 结
陀螺仪概述
4.1 陀螺仪概述鱼雷控制系统的任务是根据战术指标对鱼雷的运动参数加以控制，使其按所要求的规律进行变化。
要实现对精度控制，就需要对鱼雷运动参数进行高精度的完整测量，因此对鱼雷运动参数的测量就成了实现与控制的前提件的作用就是对鱼雷的运动参数进行测量。
通常用航向陀螺测量航向角ψ，用垂直陀螺或摆式加速度计测量水平用单自由度速率陀螺测量，用压力传感器测量深度。
基于惯性敏感元件和实时计算技术的捷联式惯提供包括速度和位置信息在内的完整的鱼雷运动参数，是惯性技术在鱼雷上应用的新发展。
本章以陀螺仪为主，和惯性导航技术的基本概念，惯性敏感元件和压力传感器的原理，以及这些敏感元件在鱼雷上的应用技术。
4-1 陀螺仪概述所谓陀螺，从力学的角度讲是指绕自己的对称轴高速旋转的对称物体。
一个高速旋转的物体具有很大的角动现出出乎人们预料的，也是十分有趣的运动现象。
这些特性被人们用来感测角运动，则产生了陀螺仪这种装置。
供实用的陀螺仪，人们进行了长期探索，使陀螺仪技术不断发展，应用领域也愈来愈广。
今天，陀螺技术已发展成一个综合性的尖端领域，陀螺仪的精度有了极大的提高，除了传统的框架支承转子出现了许多新型陀螺，如液浮陀螺、静电陀螺、挠性陀螺、激光陀螺、光纤陀螺等。
以陀螺为核心的稳定平台和迅速广泛应用。
鱼雷控制是最早实现陀螺仪工程应用的领域之一。
早在1879年，鱼雷发展的初期，俄国科学家阿·什帕科夫用陀螺仪来控制鱼雷运动方向的设想。
但由于当时技术水平的局限，直到1894年才出现了第一种实用的工程方压缩弹簧驱动的陀螺仪，由于能量的限制，这种陀螺仪只能稳定地工作3～。
在发明了气动陀螺仪之后，向控制趋于成熟。
现代鱼雷的大航程、高机动性和精确制导技术的发展给陀螺仪技术提供了一个前景广阔的应用领域。
现代鱼向要用陀螺测量外，制导精度的要求使得必须对鱼雷的横滚和俯仰角加以控制，因此需采用垂直陀螺或加速度计角。
为了改善控制系统的稳定性和动态性能，通常采用了单自由度速率陀螺仪引入角速率反馈。
mems 寻北原理
MEMS（微机电系统）陀螺仪可以用于寻北原理，其工作原理是利用陀螺效应来检测地球的自转角速度，从而确定设备的真北方向。
MEMS陀螺仪由微加工制成，通常包括一个旋转的质量块和一个固定的基座。
当陀螺仪旋转时，由于旋转惯性力的作用，质量块将产生一个旋转角速度。
由于旋转的角速度是地球自转的一部分，因此可以通过检测旋转的角速度来确定设备的真北方向。
具体来说，MEMS陀螺仪可以通过检测旋转的角速度来计算设备当前的位置和方向。
当设备处于静止状态时，旋转的角速度为零，因此可以确定设备的初始位置。
当设备开始移动时，旋转的角速度将发生变化，因此可以通过检测角速度的变化来确定设备的方向。
通过这种方式，可以实现对设备的精确定位和导航。
总之，MEMS陀螺仪可以通过检测旋转的角速度来确定设备的真北方向，从而实现对设备的精确定位和导航。
不忘航天报国初心牢记航天强国使命
不忘航天报国初心牢记航天强国使命作者：吴燕生来源：《军工文化》2019年第07期中国航天科技集团有限公司在建设航天强国的伟大征程中肩负起了责无旁贷的神圣使命和历史责任。
习近平总书记高度重视我国航天事业的发展，多次强调，探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。
在党的领导下，经过几代航天人的接力奋斗，我国航天事业创造了以“两弹一星”、载人航天、月球探测、北斗导航为代表的辉煌成就，走出了一条中国特色的航天事业发展道路。
中国航天科技集团有限公司（以下简称集团公司）作为我国航天科技工业的主导力量，在建设航天强国的伟大征程中肩负起了责无旁贷的神圣使命和历史责任。
改革发展新征程艰苦奋斗铸辉煌1999年7月1日，集团公司正式成立，实现了从航天工业管理部门到中央直接管理的大型企业集团的转变，体制机制改革，开启了集团公司改革发展的新征程。
20年来，我们以国为重、牢记使命、刻苦攻关、追求卓越，取得了一系列具有世界影响力的标志性成果，使我国昂首屹立于世界航天大国之列。
发展航天装备，为国防现代化建设和世界一流军队建设奠定坚强基石。
集团公司坚持作战需求的根本牵引，强调装备发展的科学性、前瞻性，预研工作成果丰硕;坚持体系建设思想，型号标准化、系列化、通用化进一步加强，陆基、潜基、对地、对舰全面发展;坚持创新驱动发展，不断在型号本身及设计、生产、试验方法上运用新技术，提高信息化水平;坚持质量至上，积极完善、严格落实质量管理制度，各型号飞行试验捷报频传;坚持实战化运用，大幅提升各型号的生存能力、作战能力、威慑能力。
如今，集团公司已形成了固液并存、射程衔接、威力和效能明显增强的战略核威慑装备体系，建成了高、中、低层相匹配的防空反导装备体系，并积极向无人机、火箭弹、制导炸弹等领域延伸拓展，导弹武器装备的发展，有效提升了我军武器装备的信息化、体系化和实战化水平，为构建能够打赢信息化战争、有效履行使命任务的现代军事力量体系提供了坚实物质技术基础，为维护国家安全、捍卫世界和平提供了强有力的支撑。
回顾中国航天的那些第一次作文
回顾中国航天的那些第一次作文《回顾中国航天的那些第一次》
小朋友们，你们知道吗？咱们中国的航天事业可了不起啦！今天我就来给大家讲讲中国航天的那些第一次。
第一次成功发射人造卫星，那是在 1970 年 4 月 24 日，“东方红一号”卫星发射升空。
它在太空中唱着《东方红》，让全世界都听到了中国的声音。
当时的科学家们可努力啦，他们克服了好多好多困难，才让这颗卫星飞上了天。
还有第一次载人航天飞行，那是 2003 年 10 月 15 日，杨利伟叔叔乘坐神舟五号飞船进入太空。
杨利伟叔叔可勇敢啦，他在太空里还向我们招手呢！这一次飞行，让我们中国人也能在太空中遨游啦。
中国航天的这些第一次，都是科学家们努力的结果。
他们不怕困难，勇敢探索，才有了我们国家航天事业的辉煌成就。
我们要向他们学习，长大了也为祖国做贡献！
《回顾中国航天的那些第一次》
小朋友们，咱们一起来回顾一下中国航天那些令人骄傲的第一次吧！
你们听说过“长征一号”运载火箭吗？这可是中国第一次成功发射的运载火箭呢！它就像一个大力士，把卫星稳稳地送上了天。
还有第一次进行太空行走，那是翟志刚叔叔完成的。
他穿着特制的航天服，在太空中漫步，就像在宇宙中跳舞一样。
每次想到这些，我心里都特别激动。
这些第一次背后，是无数航天人的付出。
他们日夜研究，不怕辛苦，就是为了让我们国家的航天事业越来越强大。
我们也要好好学习，说不定未来也能成为航天英雄呢！。
红光沟不能忘却的航天记忆
不能忘却的航天记忆•文/本刊记者张静有一个地方，名叫红光沟。
直至今日，依然 有人对他闻所未闻；有一个基地，代号为067。
直至今日，他依然是神秘而令人向往的地方；有一个集体，被命名为航天人，直至今日，他们依然在为探索宇宙的奥秘作着贡献；红光沟、067基地、航天人，共同构筑了我们 今天的故事。
从秦岭深处的不毛之地到成为中国航天液体火箭发动机的“摇篮”；从荒凉闭塞的穷山沟到拥有尖端技术的067基地；从1965年到1993年，长达28年的征程让这里发生了蝶变，一跃冲天。
2019年，这里被列为第三批国家工业遗产名录，让世人终于有机会可以揭开他的神秘面纱，这就是红光沟航天六院旧址，我国"三线”建设时期 唯一的航天液体动力研制基地。
让我们一起走进红光沟，去追溯那段属于航 天人的特殊记忆。
140 I2020/06/VOL.281"哪里需要到哪里去，哪里艰苦哪儿安家，祖国要我守边卡，扛起枪杆我就走，打起背包就出发……”早在1965年，有上万"三线”人远离大都市、远离妻儿，挤火车、乘汽车、徒步走，最终来到了秦岭深山处陕西凤县（旧称凤州），在一个不'三线'建设的重中之重。
”“发展航天，动力先行”，时任七机部一院科技部规划处处长钱维松在接受采访中说道，那时七机部对067基地的选点非常重视，在国家作出“三线”建设决策没多久，一支为067基地选点的队伍就出现在秦岭山知名的小山沟开启了他们的'‘三线”建设之路，"红光沟”之名乂了到，1965年，根据中央关于加强战备、加强三线建设、建立又加了一个"进洞”的原则。
经考察后，秦岭深山的沟壑峡谷间无疑成为较理想的地方，由此，这个当时被称为凤州的地由此叫响。
从相关背景资料中笔者了解巩固的战略大后方的指示，七机部（当时国务院的部委）确定了"型号为纲，地区配套"的建设原则，决定在"三线”地区新建研究、设计、生产基地，067基地也就在这样的情形下孕育而生。
辉煌五十载 托起飞天梦——访沈荣骏中将
辉煌五十载托起飞天梦——访沈荣骏中将作者：王臻来源：《计算机世界》2008年第47期东方红一号、两弹一星、神舟6号、嫦娥探月，这一个个名字铸成了我国航天史上的丰碑，而丰碑背后是航天技术与飞天理想的支撑。
其中，也有中国计算机事业的开拓者—中国电子科技集团公司第十五研究所留下的光辉、灿烂的一页。
2008年，十五所迎来了她50岁生日。
回望中国航天事业的峥嵘岁月，正如中国工程院院士、原国防科工委副主任沈荣骏中将所言: “十五所是因我国航天测控事业应运而生，并把服务于航天事业作为立所之本和发展源泉。
” “50年来，十五所的发展与我国航天事业息息相关，从导弹航天测控系统起步开始，在两弹一星、载人航天、探月活动等重大工程中、在我国航天事业的重要里程碑中，都留下了十五所人的印迹。
十五所为我国航天事业做出了重大贡献。
我由衷地感谢大家为建设现代化国防所做的卓越努力！”首战锋芒现1963年，刚刚确定“为我军提供现代化服务”为发展蓝图的十五所，迎来了一次体制改革，归属于国防部第十研究院。
“从那时起，导弹和航天测控工作便成了十五所的头等大事，十五所也与我国航天事业结下了不解之缘。
”沈荣骏院士感慨地说。
20世纪50年代，我国“导弹之父”钱学森提出了我国的航天发展构想。
然而，原苏联向我提供的导弹测控设备却无法满足中远程导弹的精度要求，为此，我们必须研制自己的测控系统。
中远程导弹的测量和安控是指在导弹飞行中，测量整个飞行轨迹，一旦偏离预定航线，要设法控制，确保其落入“安全地带”。
这样一个庞大的工程，人力无法实现，必须依赖计算机监控。
我国第一套无线电外弹道测量系统选取了十五所的108乙机，并提出许多实时性及与测控设备的连接性要求。
十五所的同志，在通用机基础上增加了实时数据通道，开发了“中断”技术，以满足任务需求。
据沈荣骏院士介绍，在“东风4号”任务中，首次亮相的108乙计算机就遇到了严峻考验。
导弹起飞不久，就偏离航线、失踪了。
怎样尽快找到弹头就成了问题的关键。
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航天十五所陀螺寻北仪专业回忆(1)
记得1970年冬天在太原发射场火箭发射前几天下了一场大雪,后来积雪融化了，就在火箭发射前一天天气突然降温,早上发现发射场坪地面出现很多裂缝,最宽的裂缝足足有三十毫米。
我立刻到方位基准地标附近察看，眼前的场景让我一下蒙了，地标附近也出现大裂缝，显然地标位置被移动了。
发射场用于为火箭发射瞄准的方位基准是地面上安放的三个基准点(陶瓷十字标),瞄准间内的基准点称为“瞄准点”,瞄准窗外大约在射向方向距离瞄准点接近30米远的左右两侧分别设置两个地标，左侧为“方位基准点”,右侧为备份的“方位检察点”，这两个点相距二三十米远。
瞄准点与“方位基准点”的连线（瞄准线）以及瞄准点与方位检查点连线的大地方位角是测量大队经过大约一周的时间精确测量的。
方位基准点附近的地面裂缝走向大致平行于瞄准线则瞄准线的大地方位角就会出现巨大偏差，仅此一项误差也可能造成近1km的弹着点横向偏差，这是不可接受的。
重新测绘方位基准肯定是来不及了。
我立刻将此意外情况报告给发射指挥部。
指挥部领导反问:这种情况下明天是否可以如期发射？我不敢回答。
我一个人无法承担这个责任，于是请来火箭总体和发射基地有关负责人一起仔进一步细查看和分析，发现“检查点”附近的裂缝距离检查点比较远其裂缝走向大体与检察点与瞄准点连线方向接近垂
直状态，也就是说备份地标的大地方位角变化量在可能在允许的误差范围内。
大家一致同意利用备份检查点如期进行方位瞄准和发射。
最终发射结果的横向偏差在预定范围之内。
这是我第二次遇到有惊无险的难忘经历。
第一次是曾经遇到下午的阳光进入瞄准仪光管内造成瞄准仪短时间失灵。
上述突然发生的意外让人意识到过去对于地标的保护只限于防止人为有意（阶级敌人）和无意的破坏或者是自然灾害-地震而忽略了这类因素。
在讨论这个问题时测绘大队负责人提到国外采用陀螺经纬仪（以下称摆式陀螺寻北仪）进行快速方位基准测量，还可以用于武器机动发射。
这是我第一次听说“陀螺寻北仪”因此感到十分好奇。
记得当时在一起参与讨论关于地标移动处理方法的总体设计部康家仁老师还为我上了关于陀螺寻北仪原理的第一课。
引进德国半液浮陀螺寻北仪
后来得知当时国内采矿单位曾经引进几台德国MW10陀螺经纬仪用于井下隧道挖掘的定向。
1971十五所花巨资从德国引进一台。
仪器由谷晋桥老师负责管理和操作。
MW10的陀螺房,敏感地球自转的传感器,犹如一个大肚长颈的瓶子。
瓶肚子里安装陀螺马达-高速旋转的转子，其旋转轴处于水平位置。
在地球自转的作用下，陀螺马达转子轴有趋北向的能力。
为了尽可能消除瓶子转动摩擦，瓶子被放在漂浮室内的漂浮液中并且处于漂浮状态。
为了防止瓶子翻到，瓶子长颈端部用低摩擦的宝石轴承定位。
寻北测量前，在蒸馏水里溶入一种化学药品，改变溶液的比重然后灌入陀螺房漂浮室以使陀螺房处于合适的悬浮状态。
陀螺马达的三相电源是通过三根（或四根）特制导流丝连接到陀螺房。
这里的水也起着散热的作用防止陀螺马达工作时发热升温。
寻北过程是手动操纵对陀螺房的方位摆动,也即陀螺转子轴的趋向北的方位摆动进行跟踪并且通过读取摆动的左右逆转点的经纬仪方位读数求得中间值作为寻北结果。
其寻北精度约为２０″，寻北时间大约为４０分钟。
由于该仪器体积大，架设和操作复杂因此并未在火箭发射中使用只是作为学习和参考。
吊丝式陀螺寻北仪
不久，德国研制成功小型化的GK-1陀螺经纬仪，第一次采用特制恒弹性合金（Gu40Mu5）悬带将陀螺房悬挂起来以消除了陀螺房方位转动的摩擦。
此悬挂方式大大简化了寻北仪的整体结构成为摆式陀螺寻北仪发展的里程碑。
1971年唐山铁道学院仿制成功GK-1。
这是一种简单的将陀螺房上挂在普通经纬仪上构成的上挂式手动跟踪的吊丝陀螺经纬仪。
一次寻北时间40分钟。
寻北精度30角秒。
后来在徐州光学仪器厂进行小批量生产。
国内首台军用陀螺经纬仪
1972年航天十五所决定开展寻北仪的研究。
由于当时自身设计能力和精力有限于是决定委托外单位研制。
最初曾经希望航天13所
主持研制但是当时13所忙于火箭惯性系统无瑕顾及地面发射设备，只承诺提供需要的陀螺马达和相应的三相中频电源（换流器）。
这种情况下十五所不得不寻找其他协作单位。
尽管几年前曾经因某些原因十五所中断了与总参测绘所研制瞄准仪的协作，但是总参测绘所的研发能力被广泛认可。
因此经过多方考虑还是决定请总参测绘所研制这国内首台军用陀螺经纬仪也是国内首台陀螺房下挂式陀螺经纬仪。
总参测绘所成立研制组参加人有沈少宇、黄存忠和1001厂。
据我所知，在研制工作中沈少宇负责仪器中的核心部件-陀螺房、悬带、导流丝和锁放机构的设计，1001厂负责经纬仪和目视手动跟踪机构的设计和全部光机生产，黄存忠负责试验调试。
十五所派谷晋桥作为外协负责人。
经过将近两年的努力终于研制成功国内首台军用吊丝式陀螺经纬仪命名为461陀螺经纬仪。
研制成功后不久沈少宇调离。
461陀螺经纬仪也是目测手动操作但是没有采用上挂式结构而是将陀螺房放在经纬仪的下方。
其寻北时间为45分钟，多个逆转点观测法。
短期的均方差号称10角秒但是严格说远低于10角秒。
1974年第一台461陀螺经纬仪移交给十五所。
经过谷晋桥老师多次在地面和地下寻北测量试验考核并培训了几批操作手之后定型。
我本人未参加研制和试验工作只参加了陀螺马达和三相陀螺马达电源（换流器）的验收。
当时为了确保寻北精度选用了13所为火箭姿态控制用的垂直陀螺仪上使用的大动量矩陀螺马达，其动量矩是国外同类寻北仪使用的
陀螺动量矩的5倍。
马达功耗为30W，国外为仅3W。
由于功耗过大造成工作时陀螺房升温可达六七十度严重影响寻北精度的可信度也大大限制了两次寻北时间间隔，必须在间隔一小时以上才能充分散热。
由于陀螺马达直径过大造成寻北仪整体过大，架设和撤收需要两个人抬。
虽然存在一些不足但作为国内第一台军用陀螺经纬仪毕竟是完成了从无到有的飞跃此后在1001厂进行批量生产。
具有绝对测量功能的四位陀螺罗盘
461通常用于地下的天文北测量以建立地下天文基准。
除去仪器结构庞大和操作不便之外，其仪器常数稳定性存在较大问题，可信度不高，需要经常与地面高精度天文测量基准进行比对来修正仪器常数。
为了跟踪国外最新技术，那时每两周必定去科技资料单位查阅国外发表的与自己专业有关的杂志、会议录、专利、科技报告。
那时只能一个个翻阅卡片箱和科技资料目录。
这也得益于我毕业分配初期曾经在情报组工作一年,深知国外资料中应有尽有。
1980年我看到美国TRW公司“四位陀螺罗盘”的报道和相关资料经过反复学习大致有了一些了解。
为了彻底解决建立高可靠的天文基准技术问题我和肖锡珙老师我写的例题报告是戴树智所长审批的。
那是我第一次写，记得主管预言项目的戴树智副所长在我的报告上工工整整写下密密麻麻工工整整的写下指导意见甚至指出用词不当和错别字。
南新宇所长对此极力支持和鼓励希望尽快开展研制工作。
四位陀螺罗盘需要采用高精度液浮陀螺，当时只有天津707所的915惯导陀螺属于这种陀螺。
在肖锡珙老师的指导下冯维康老师设计了原理实验装置，他利用1059瞄准仪的主体构成双轴转台，用DF-3瞄准仪的光管俯仰轴体安装陀螺并且放在瞄准仪的主体的开放式V型水平轴承上。
在水平水平回转轴的两端各安装一个高精度正六面体用两个准直光管分别监测
陀螺的翻滚和方位回转180°方位回转构成四位寻北陀螺罗盘。
立方体的外侧面作为绝对北向的引出基面。
最初陆颂宁曾经参与设计部分电子线路-数字加矩驱动桥，后来由于隔离问题无法处理而未能使用。
实验装置的电路包括：温控电路、宝石轴承抖动电路、再平衡电路、模数转换和全部用简单的门电路连接成的十进位计数器、数码管显示器等等全部由我本人设计完成。
502所为此设计了一台陀螺马达三相电源。
１９８０年肖锡珙主持了四位陀螺罗盘寻北系统原理实验试验。
见：“四位陀螺罗盘试验总结”
在完成四位陀螺罗盘原理实验之后，从此我就踏上这条寻北路，一条追随美国同行的不归路。
与别人不同的是，我是越追越自卑了。
我觉得1975年前美国人所达到的一等天文测量寻北精度已经超过当今人类应用的极限。
直到现在我尚未发现国内同行有谁知道此事。
我多么希望中国人也能跟上来！我不知道一百年以后中国人是否也能仿制出来然后把美国远远地摔到后面。
国人只看到我们与国外的表面差距但是我觉得差距是本质上的差距，因为我们基本上没有什么原创，只是不断在跟随。
感谢美国人不断将其创新技术资料公开发表而我则没完没了的学
习和仿效否则我自己将一事无成。