Биологические системы ориентации превосходят большинство технических систем по точности конечных результатов, по миниатюрности, надежности и экономичности, что все чаще заставляет исследователей и разработчиков высокоточных технических систем наведения, работающих на дальних расстояниях (тысячи километров) в длительном режиме (часы, недели, месяцы), обращать внимание на проблему изучения механизмов пространственной ориентации мигрирующих птиц и других передвигающихся животных.
Результаты исследований пространственной ориентации живых организмов, основанные на использовании в качестве анализатора пространства всех известных органов чувств (зрение, слух, обоняние, осязание), не дают ответа о механизмах ориентирования мигрирующих птиц, отправляющихся впервые в дальний целенаправленный (инстинктивный) перелет без помощи родителей и взрослых опытных особей, перелетов птиц над океаном в сплошном тумане, над ледниковым однообразием Гренландии практически в безориентирной обстановке.
Одной из первых схем, используемых в технической реализации экспериментального образца волнового гравитационно-инерциального компаса на физическом принципе, действующем в животном мире, был использован маятник Швецова. Этому маятнику, обладающему свободой в передвижениях в любых направлениях в плоскости горизонта с плавающей вдоль вертикали точкой подвеса, придавалось периодическое движение вдоль вертикали места. Решение системы уравнений, без учета малых членов, описывающее динамику движения этой схемы, дает решение.
x cos pt движение по параллели, движение по меридиану, где - частота, , где λ - широта места, Ω3- угловая скорость вращения Земли, l- длина плеча маятника.
Видно, что движение маятника в плане имеют вид очень вытянутого эллипса по оси Х, т.к.
Маятник колеблется с частотой по прямой линии, а средняя плоскость движения медленно вращается со скоростью ω относительно вокруг вертикали места.
Так как эта угловая скорость равна и противоположна угловой скорости системы, в которой исследуется динамика движения маятника, то поверхность, которую описывает колеблющийся маятник, сохраняется неподвижно в инерциальном пространстве.
Таким образом, для компаса такого типа необходим еще один параметр - время отсчета. Отсюда следует, что маятник необходимо периодически арретировать.
Более перспективной является схема, где длина плеча маятника l равна бесконечности.
В этом случае компасная сила, возникающая при наличии относительного движения вдоль вертикали места и вращении Земли, всегда направлена в направлении Восток - Запад и величина ее определяется выражением
где m - масса пробного тела, Ω3 - угловая скорость Земли, Vz - скорость движения пробного тела, λ - широта места, 2Zm - размах вертикальных колебаний, ω -частота колебаний.
В настоящее время изготовлены макеты по этим схемам. С их помощью подтверждено наличие компасной силы в направлении Восток - Запад.