二自由度陀螺仪（two-degree freedom gyro）是自转轴具有两个进动自由度的陀螺仪，即陀螺仪的转子主轴既可以绕水平轴俯仰，又可以绕垂直轴旋转。各式的陀螺罗经都采用二自由度陀螺仪来指示方向，也可以用来组成单轴稳定器。二自由度陀螺仪基本原理如图1所示，它由转子、万向环架的内环及外环所组成。转子安装在内环的轴承上，并以常值角速度Ω绕自转轴Z相对于内环高速旋转；内环通过一堆轴承和外环相连，内环可以绕内环轴Y相对于外环转动；外环又通过另一对轴承和陀螺仪的壳体相连，并且可以绕外环轴X相对于壳体转动。内环轴X、外环轴 Y 及转子自转轴 Z 相互垂直，三轴相较于一点 O ，该交点为陀螺仪的固定不动点，陀螺仪的所有角运动都以某一瞬间角速度相对于固定不动点 O 而转动。