本文对陀螺全站仪的性能及应用进行了系统的理论与实验研究。在分析陀螺仪的基本特性及进动规律的基础上,研究了摆式陀螺仪的定向原理,全面归纳了常用定向观测方法。在陀螺方位角测量中,分析了子午线收敛角对坐标方位角计算的具体影响。针对跟踪逆转点法,运用抗差估计理论进行数据处理,通过实测数据运算得出此理论能够有效去除较大粗差影响的结论。对仪器常数的相关问题进行了深入研究。通过分析和对比讨论了仪器常数的实质内含,根据一系列实验数据得出仪器常数并不稳定的结论。逐项分析影响其稳定性的因素,系统的从设计和使用方面提出相应解决措施。从系统误差角度对陀螺全站仪仪器常数进行了研究。对新出厂仪器进行常数检测,验证了改进措施的可行性。将Y/JTG-1陀螺全站仪应用于野外测量。对该型号仪器进行了各方面的相关检验。首次提出采用陀螺全站仪蛙跳法进行阵地快速定向,并与导线法、控制网法进行对比,通过实验论证该方法可行。将该仪器应用于高精度测向天线阵基线方位标定中,定向结果较好的满足了系统提出的要求。通过内符合精度试验验证该仪器可以用于惯性测试间内直角棱镜方位基准的确定。针对目前国内自动化程度较高的阻尼跟踪式陀螺全站仪GT01,介绍其主要性能和技术指标,归纳总结了其主要特点,并详细研究了该类仪器的工作原理,对GT01进行了精度测试,其定向精度完全达到了标称精度的要求。最后,提出将该类仪器应用于拥有自主知识产权的国产火炮定位瞄准系统的研制。