在制导、导航和控制 (GNC) 系统中，有时需要高性能或高端陀螺仪。此类陀螺仪在无辅助导航性能和通过陀螺罗盘确定航向方面提供了独特的功能，而这是当今 MEMS 陀螺仪技术所不可能实现的。此类高端陀螺仪中最普遍的是光学陀螺仪，用于具有最严格性能要求的应用。
光学陀螺仪依靠萨尼亚克效应来测量角速率。由于没有机械运动部件，因此它们通常对振动缺乏敏感性。光学陀螺仪主要有两种类型：环形激光陀螺仪（RLG）和光纤陀螺仪（FOG）。
光学陀螺仪使用围绕闭环环以相反方向传播的光束来测量系统的角速率。显然，这两个光束在非旋转系统中传播的距离完全相同，如图 1.9a 所示。但由于光相对于惯性参考系以恒定速度传播，如果系统受到角速率的影响，一束光束会比另一束传播更长的距离，如图 1.9b 所示。当两束光束再次聚集在一起时，会产生取决于旋转量的干涉，这种现象称为萨尼亚克效应。
(a) 固定式 (b) 轮换
图：1.9 萨格纳克效应陀螺仪测量
环形激光陀螺仪（RLG）是一种高性能光学陀螺仪，利用萨尼亚克效应来检测旋转。如图 1.10a 所示，RLG 利用闭环激光腔（通常充满氦氖气）来执行测量。激光器本身集成在腔室内，使得外部观察到的干涉图案与旋转角度成正比。这些陀螺仪是目前性能最高的陀螺仪，加上其复杂性，也使其成为最昂贵的陀螺仪。
(a) 环形激光陀螺仪 (RLG) (b) 光纤陀螺仪 (FOG)
图：1.10 光学陀螺仪
光纤陀螺仪 (FOG) 是一种高性能光学陀螺仪，它还在计算中实现了萨尼亚克效应来检测旋转。 FOG 使用激光源、分束器、探测器和光纤线圈，如图 1.10b 所示。它利用的光源分成两个波长，以相反的方向穿过光纤。一旦光束到达探测器，它就可以通过萨尼亚克效应确定旋转速率。 FOG 的灵敏度和性能会根据线圈直径和匝数而变化，性能与光纤长度直接相关（有些线圈中使用 >1 km 的光纤）。光纤陀螺仪是比 RLG 更新的技术，并且利用现有的低成本技术，产生更好的定价，尽管相对于 RLG 来说性能有所下降。
陀螺罗盘是高性能陀螺仪无需外部辅助即可确定航向的能力。陀螺罗盘通过直接测量地球自转时的角速率来检测真北，如图 1.11 所示。使用加速度计测量重力方向、地球角速率（哦乙) 可以分解为水平的 (哦氮）和垂直（哦D) 分量，水平分量指向正北。该水平分量相对于传感器轴的方向提供了航向（p）。
通过陀螺罗盘实现精确航向需要具有卓越偏置稳定性的低噪声传感器。地球以大约 15°/h 的速度自转，水平分量等于纬度余弦的乘积（F）。在 45° 纬度，角速率测量中小至 0.1°/h 的误差会导致 0.5° 的航向误差。具有陀螺罗经功能的陀螺仪的尺寸、重量、功率和成本 (SWAP-C) 通常令人望而却步，但它仍然是唯一最可靠的航向确定方法，完全独立于惯性传感器。
图：1.11 陀螺罗经
除了陀螺罗盘之外，高端陀螺仪的主要优势在于其在无辅助惯性导航（也称为航位推算）方面的性能。如第3.3节所述 ，在执行惯性传感器的纯集成时，陀螺仪的性能通常主导位置误差。虽然它们显然在辅助情况下（例如 GNSS 辅助）提供了改进的导航性能，但相对于价格而言，性能的改进通常没有保证。
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