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尋北儀是羅盤的一種，是用來尋找某一位置的真北方向值。 陀螺尋北儀又稱陀螺羅盤，是利用陀螺原理測定地球自轉角速率在當?shù)厮矫嫱队胺较颍凑姹狈轿唬┑囊环N慣性測量系統(tǒng)。它的尋北過程無需外部參考。除受高緯度限制之外，它的尋北測量不受天氣、晝夜時間、地磁場和場地通視條件的影響。陀螺尋北儀是一種精密慣性測量儀器，通常用于為火炮、地對地和地面雷達等機動系統(tǒng)提供方位參考。根據(jù)所用陀螺類型，陀螺尋北儀可分為以下三種：

以二自由度陀螺作為地球自轉敏感器的尋北儀（如懸掛擺式陀螺尋北儀）

光纖陀螺尋北儀所使用的光纖陀螺是固態(tài)器件，沒有轉動部分，因此能夠耐沖擊、抗振動。這是其它非光纖類陀螺無法做到的。本文主要介紹光纖陀螺儀在尋北儀中的應用。

在基于光纖陀螺的尋北應用中，采用的大多數(shù)方法是FOG轉動固定角度，通過確定偏移量計算相對北方向的夾角。為了精確指北，還必須消除FOG的漂移。一般使用一個旋轉平臺如圖1所示，將光纖陀螺置于動基座上，動基座平面平行于水平面，光纖陀螺的敏感軸平行于動基座平面。開始尋北時，陀螺處于位置1，陀螺敏感軸與載體平行。假設光纖陀螺敏感軸的初始方向與真北方向的夾角為α。陀螺在位置1 的輸出值為ω1；然后轉動基座90°,在2位置測得陀螺的輸出值為ω2。依次再轉動兩次90°，分別轉到3和4的位置，得到角速度ω3和ω4。

圖 1. 陀螺尋北示意圖

圖 2. 地球自轉在陀螺敏感軸上的投影

假設測量點的緯度為φ，地球自轉為ωe， 則1位置測得的角速度為：

其中，ε(t1)為陀螺輸出的零點漂移。同理可得：

在短時間內，假設光纖陀螺的漂移為一常量，即：ε(t1)=ε(t2)=ε(t3)=ε(t4), 則

則

用此方法測量，可以消除陀螺的零偏，也不需要知道測量地點的緯度值。如果測量地點的緯度為已知值，那么可以只需測量1和3(或者2和4)兩個位置便可以求出航向角。

基座的傾斜對尋北精度的影響

上面的分析是基于動基座平面水平，即光纖陀螺的敏感軸處于水平面內而得出的結論。如果安裝陀螺的基座平面與水平面存在較大傾角，則尋北精度會受到較大的影響。下面分析當基座平面不水平時，傾角對方位角測量產生的影響。
設載體的姿態(tài)角為α，β，γ，分別表示航向角、傾斜角和俯仰角。建立如下坐標系：

1) 地理坐標系OXnYnZn，其方向分別為東、北、天, 如圖3中左圖所示。
2) OX1Y1Z1坐標系, 是坐標系OXnYnZn繞Zn軸旋逆時針轉α角得到。
3) OX2Y2Z2 坐標系，是坐標系OX1Y1Z1繞X1軸旋逆時針轉β角得到。
4) 載體坐標系OXbYbZb，是坐標系OX2Y2Z2繞Y2軸旋逆時針轉γ角得到。OXb, OYb, OZb分別為載體首尾線水平面及水平面法線方向，其中載體縱軸與OXb 軸重合，陀螺坐標系與之重合，即陀螺敏感軸與OXb 軸重合，如圖3中右圖所示。

圖 3. 地理坐標系和載體坐標系

可以得出地理坐標系OXnYnZn到陀螺坐標系OXbYbZb的轉換矩陣為：

AgileLight-NS100的慣性尋北實驗

光纖陀螺尋北儀結構簡單，性能優(yōu)異，特別是能夠抵抗沖擊和各種惡劣環(huán)境。在轉臺水平的情況下它能夠在不輸入緯度值的情況下，給出載體與真北方向的夾角。在轉臺不嚴格水平的情況下， 也利用光纖陀螺儀測得的地球自轉角速率值及加速度計測得的陀螺儀與水平面夾角，經(jīng)過計算機解算得到載體的基線與真北方向的夾角，同時加速度計還可以測出尋北儀的姿態(tài)角。