惯性导航系统是一种不需要外部参考、也不向外辐射能量的自主式导航系统。陀螺仪是惯性导航系统中的核心传感器之一,目前使用的常规陀螺仪受限于小型化要求,精度难以提高,成为了限制惯性导航系统性能进一步提升的瓶颈。核磁共振陀螺仪因有着精度高、体积小、成本低且对加速度不敏感等优点,并正在向芯片级尺寸、战略级精度发展,已成为惯性导航领域新的研究热点。本文主要是对核磁共振陀螺仪中的三维磁场进行精密控制,并对核磁共振陀螺仪的性能进行测量与评估。首先,对核磁共振陀螺仪的工作原理,具体包括惰性气体原子自旋极化、惰性气体原子核自旋进动、惰性气体原子核自旋磁共振和磁屏蔽等关键技术的原理进行介绍,指出磁场精密控制对于核磁共振陀螺仪精确测量载体装置角速度的意义。其次,通过核磁共振陀螺仪中内嵌三维原子磁强计的方案,介绍了三维原子磁强计测量三维磁场的原理,定量给出了三维磁场误差信号斜率与静磁场调制度、激励磁场大小等关键参数的关系及仿真结果。在对探测光失谐、泵浦光失谐、静磁场调制度、激励磁场大小以及静磁场大小等参数的优化后,获得了最佳工作条件,实现了三维原子磁强计的研制和三维磁场的闭环锁定。研制的三维原子磁强计,x、y方向灵敏度在100 Hz处优于200 f T/Hz1/2,z方向灵敏度在100 Hz处优于20 f T/Hz1/2。三维磁场闭环锁定后,6000s内Bx、By、Bz起伏分别不大于143 p T、147 p T和28 p T,Bx、By、Bz起伏的阿伦偏差长稳分别为2 p T@1000 s、1 p T@1000 s和200 f T@1000 s。再次,对核磁共振陀螺仪中各个噪声源进行了介绍,编写了基于Allan方差分析法的核磁共振陀螺仪噪声Lab VIEW拟合程序,初步预测了核磁共振陀螺仪的角度随机游走和零偏稳定性为0.028°/h1/2和1.2°/h。最后,介绍了自由感应衰减法测惰性气体原子弛豫的实验方案,探究了激励磁场大小与横向弛豫时间的关系。展示了本文所研制的核磁共振陀螺仪的陀螺效应,初步验证了核磁共振陀螺仪测量角速度的原理。