随着惯性技术的应用领域不断拓宽,一些新的应用领域,如隧道挖掘、页岩油钻探、炮弹精确制导等,需要一种制作工艺门槛低,能够在高过载、高动态环境下工作的陀螺仪。本论文为满足这些需求,在深入研究陀螺机理之后,对已有的小量程锥形谐振陀螺进行大量程改进,并研究了改进后陀螺的频率裂解抑制、振动控制与信息处理问题,主要工作和创新内容包括:（1）提出一种带隔离孔的圆锥壳结构振子,建立了该型振子的振动模型;提出振子换能效率的概念,利用有限元法分析了振子的换能效率、品质因数、工作模态的自振频率与振子结构参数、材料属性、压电电极参数之间的关系;以此为依据,按照大量程陀螺对振子力学特性的需求,提出降低振子的品质因数以增大陀螺量程,并通过对振子参数优化提高了振子的换能效率,以弥补由振子品质因数降低带来的陀螺性能损失;分析了参数优化后的圆锥壳振子在不同轴向上的抗过载性能,得出了振子轴向抗过载能力强,侧向抗过载能力弱的结论。（2）分析了带隔离孔的圆锥壳振子的频率裂解问题;在难以求得带隔离孔振子振型函数解析解的情况下,利用轴对称壳体的对称性特点,建立了一种基于等效缺陷质点的振子缺陷模型,基于该模型提出了在振子上添加修形质点抑制其频率裂解的方法,得出了修形质点的数量、添加位置和质量大小;通过有限元仿真讨论了等效缺陷质点模型假设中忽略掉的模态形状变化对频率裂解抑制方法效果的影响,提出在频率裂解修形前加入振型修形,以进一步提高频率裂解抑制效果;分析过程中没有对振子的振型函数做限制,所以得出的频率裂解抑制方法适用于所有轴对称壳振子。（3）设计了大量程圆锥壳型谐振陀螺的信号检测处理系统;提出一种基于信号相关性分析的敏感轴信号分离方法,将敏感轴的输出信号映射为二维平面空间中的向量,利用向量的平行四边形法则将信号分解为与输入角速率有关的陀螺信号和与输入角速率无关的干扰信号;分析了振子的参数变化、残余频率裂解对敏感轴信号分量的影响,总结得出频率裂解引起的振型偏移角与敏感轴信号分量的相互影响关系,完成了大量程陀螺信号的提取,提高了陀螺信号与输入角速率的线性相关性。基于以上研究成果,完成了大量程圆锥壳型谐振陀螺原理样机制作;经测试,该样机的量程为±3600o/s、标度因数非线性度为0.5%、零位稳定性为14.93o/h、角度随机游走为2.38o/h^1/2、分辨率为0.3o/s、抗过载能力12500g。