寻北仪

摘要： 近年来我国煤矿井下瓦斯爆炸、透水等安全事故频发,严重威胁矿工生命安全.为实现煤矿井下综采工作面采煤机位姿无人化、高精度检测,改善矿工的工作环境,提高煤矿机械化、自动化程度,对比了现有的检测综采工作面上采煤机实时位姿的技术方法,提出了一种基于多感知方式组合测量的采煤机位姿检测系统,该系统采用全站仪和UWB(Ultra Wide-band)定位系统组合测量采煤机的空间位置坐标,采用倾角传感器和寻北仪组合测量采煤机的姿态角(航向角、横滚角、俯仰角);建立了系统的三维模型,将全站仪安装在区段运输平巷与运输上山的交点处,将UWB固定基站群安装至综采工作面与区段运输平巷交点的转载机处.为实现UWB移动基站移站时的自主标定,液压支架顶端和底端分别安装UWB模块,将UWB定位节点安装至采煤机机身,将倾角传感器和寻北仪安装至采煤机机身.推导了全站仪与UWB固定基站群的坐标的测量方法,UWB定位系统基于TOA(Time of Arrival)定位模型的CT(Caffery-Taylor)算法以及全站仪坐标系与UWB固定基站群坐标系间的坐标变换矩阵.详细介绍了采煤机倾角传感器和寻北仪的系统结构和工作原理,分析了该系统在实际应用中的受限因素,并简要提出了相应的改善方案.该系统理论上可实现采煤机在综采工作面中的实时位姿检测,为系统仿真分析和试验平台搭建提供了理论参考.

摘要： 随着导航技术的不断发展,寻北仪在航空航天事业、武器精准制导、汽车导航、石油勘探等领域变得更加重要.本文首先介绍了寻北仪系统应用发展情况,通过对加速度计寻北仪系统的工作原理的研究,并对其结果进行误差分析与计算,选择使用铅垂轴系转台的寻北方案,使得寻北时间大幅度减少,精度更高.

摘要： Aiming at the requirement of land weapons for high accuracy north seeking,taking high accuracy FOG north-seeker as the research object,based on error model of FOG north-seeker and error characteristics of FOG,the er-ror of FOG North-seeker is analyzed in theory,and error sources of north-seeker are introduced,which mainly include system error and device error.The north seeking errors caused by different error sources are deduced,the results show that north seeking precision of FOG north-seeker mainly depends on gyro drift,installation error and angle measure-ment accuracy.The simulation experiment on north seeking error caused by various error sources of FOG north-seeker was carried out.The experimental results prove the validity of the theoretical analysis.%针对陆用武器对高精度寻北定向的要求,本文以高精度光纤陀螺寻北仪为研究对象,基于光纤陀螺寻北仪误差模型和光纤陀螺的误差特性,从理论上对光纤陀螺寻北仪寻北误差进行了分析,提出寻北仪主要包括系统误差和器件误差两个方面的误差源,并分别对不同误差源引起的寻北误差进行推导,得到光纤陀螺寻北仪寻北精度主要受陀螺零偏漂移、安装误差和转台测角精度决定的结论.对光纤陀螺寻北仪各误差源引起的寻北误差进行仿真试验,试验证明了理论分析的正确性.

摘要： 针对目前煤矿井下采用人工测量方法不准确和基于三轴光纤陀螺的钻孔定位成本较高等问题,设计了一种新型钻机开孔定向仪,介绍了仪器的总体方案及工作原理,搭建了基于MSG7100D-300陀螺和KXR94加速度计,以STM32单片机为CPU核心的硬件平台;系统采用静态四位置方法寻北方式及卡尔曼滤波的跟踪算法,有效地、快速地实现系统的测量.通过对原型样机的实验测试,结果表明,基于MEMS陀螺的钻机开孔定向仪其寻北时间、寻北精度以及动态测量精度,均满足了钻机开孔定向的指标要求及用户的实际需求.

摘要： 介绍了无人机地面站基于GPS的标校方法、标校原理和计算过程。目前使用的标校方法有2种：飞机标校法和信标标校法。针对每种标校方法，详细分析了标校误差存在的原因，并提出了解决方案。针对标校精度受外界因素影响大、标校过程复杂的问题，给出了一种基于寻北仪的简洁高效的标校方法，并介绍了寻北仪的工作原理。目前国内寻北仪的测量精度为01°，说明用寻北仪对无人机地面站进行标校是可行的。%The paper introduces the calibration method,calibration principle and calculation process of the ground station of UAV based on GPS.There are two kinds of calibration methods used at present:aircraft calibration method and beacon calibration method.For each calibration method,the reasons for calibration errors are analyzed in detail,and the solutions are put forward.To solve the problem that the calibration accuracy is influenced by the external factors and the process is complex,a simple and efficient calibration method based on north finder is presented.And the working principle of the north finder is also introduced.At present,the measuring precision of the north finder is 0.1 degree,and it is feasible to use the finder for calibration.

摘要： 研究了如何通过开环控制系统完成天线的快速对星,通过对塔电测和大地测量使天线的光轴和电轴重合,通过确定光轴的指向来确定电轴的指向,再将电轴指向与寻北仪和双GPS等定位定向装置的读数对比,得到电轴指向和定位定向装置的固定关系,依据此关系修改跟星的控制程序,最终实现开环控制系统下的快速跟星.

摘要： 传统四位置寻北方案中,认为对称位置上陀螺的零位、标度因数是固定值且无交叉耦合影响,这点严重制约倾斜下的寻北精度。该文首先推导了倾斜下,四位置寻北的数值计算方法,然后分别建立对称位置的误差模型,采用水平12位置法标定误差模型中的的残余零位、标度因数和交叉耦合系数,利用补偿参数后得到两个水平分量来参与寻北计算。实验数据表明,在倾斜10°范围以内,传统寻北精度随倾斜角度的增加而变差,达到0.2°,而采用该文提出的参数补偿法,依旧保持在0.1°以内。

摘要： 在传统四位置寻北方案基础上,针对光纤陀螺寻北仪提出了一种新的转位方案,将传统水平面内相互垂直转动寻北改为Ψ型转动寻北。相对传统转位方案,不仅保持了原有的优势,同时能够减少25%的转位时间。在不同情况下,通过巧妙的公式构造和选取对应位置下的陀螺输出,能有效避免光纤陀螺死区造成的寻北误差,并且可以提高某些特定角度范围的寻北精度。

摘要： 介绍了某型寻北仪用北向基准的标定和转台定向的实施;从建立的目的入手,详细阐述了北向基准标定和转台定向布测方案,基准台建立、平面镜调整的要求与方法,方位测量与传递的方法,并提出了检测周期的要求.

摘要： 为了提高光纤陀螺(FOG)寻北仪的精度,从陀螺仪平台调平误差、基座不稳定产生的误差、光纤陀螺(FOG)的漂移、陀螺仪转位误差等出发,对影响光纤陀螺寻北仪的因素进行了系统全面地分析,并进行相应的补偿,消除了大部分的误差因素,理论上能使寻北仪精度得到显著地提高。

摘要： 本文对由一个二自由度挠性陀螺仪和两个加速度计组成的全姿态寻北仪进行了误差分析,其结果为这种寻北仪的研制提供了理论依据.

摘要： 简要介绍了捷联式寻北仪的工作原理，设计了神经网络与低通滤波组织的滤波器。应用神经网络的函数逼近能力对寻北仪的输出信号进行滤波，结果表明：该组合滤波器能较好地抑制动态干扰对寻北结果的影响。

摘要： 研究寻北仪惯性传感器信号处理问题,采用基于小波域的隐马尔可夫模型(WHMM),对连续旋转式寻北仪陀螺的输出信号进行降噪处理。WHMM使用混合高斯模型描述小波系数的分布特性,隐状态间的概率转换描述不同尺度小波系数间的相互关系,并采用期望极大化(EM)算法对模型参数进行训练。通过训练得到的WHMM估计真实信号的小波系数,将估计出的小波系数进行逆小波变换,实现信号的降噪处理。应用实例表明,该方法对陀螺输出信号有效地进行了降噪处理,抑制了干扰,提高了寻北精度。

摘要： 介绍了一种典型的光纤陀螺静态寻北方案。基于不同的光纤陀螺静态寻北方案，建立了光纤陀螺寻北仪误差模型。从理论上对比分析了惯性器件误差、机械误差、物理量误差等几种典型误差源对二位置和四位置寻北方案的寻北误差的影响。提出了在静态方案下减小寻北误差的方法。

摘要： 本文介绍了合肥正阳光电公司开发的光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器的研制开发情况,并且介绍了光纤陀螺的研究进展及其在光纤陀螺寻北仪上的应用。

摘要： 基于Sagnac效应的光纤陀螺是一种光学角速率传感器.它具有成本低、重量轻、功耗小、寿命长、抗冲击振动、无加速度引起的漂移和预热时间短等特点,与传统的机电陀螺相比具有很大的优越性.本文对基于单轴光纤陀螺的寻北系统进行了研究,给出了初步的设计方案和实验结果,最后对光纤陀螺寻北系统的误差源进行了分析,并提出了相应的改进措施.

摘要： 基于Sagnac效应的光纤陀螺是一种光学角速率传感器.它具有成本低、重量轻、功耗小、寿命长、抗冲击振动、无加速度引起的漂移和预热时间短等特点,与传统的机电陀螺相比具有很大的优越性.本文对基于单轴光纤陀螺的寻北系统进行了研究,给出了初步的设计方案和实验结果,最后对光纤陀螺寻北系统的误差源进行了分析,并提出了相应的改进措施.

摘要： 基于Sagnac效应的光纤陀螺是一种光学角速率传感器.它具有成本低、重量轻、功耗小、寿命长、抗冲击振动、无加速度引起的漂移和预热时间短等特点,与传统的机电陀螺相比具有很大的优越性.本文对基于单轴光纤陀螺的寻北系统进行了研究,给出了初步的设计方案和实验结果,最后对光纤陀螺寻北系统的误差源进行了分析,并提出了相应的改进措施.

摘要： 一种定向仪的钻孔定向方法及定向系统，涉及地质勘测技术领域，其包括将定向仪放置于校准台上。利用定向仪内置的MEMS陀螺仪和磁传感器测得定向仪所在位置的环境磁场影响稳定度。判断环境磁场影响稳定度是否小于等于预设指标，若是，则进行无基线寻北定向，若否，则进行有基线寻北定向。本申请的定向仪可以实现无基线寻北定向和有基线寻北定向。并且，先进行判断是否可以进行无基线寻北定向，若可以进行无基线寻北定向，则无须布置基线，能够快速定向，操作简单，若现场条件不满足无基线寻北定向的条件时，可以进行有基线寻北定向，因此，本申请实能够同时实现无基线寻北定向和有基线寻北定向两种定向方式，可以适用于多种场地，适用性范围广。

摘要： 本发明公开了一种捷联式陀螺寻北仪水平寻北精度自动化测试方法，该方法经过一次自动化测试得到所有备选捷联式陀螺寻北方案的寻北精度，备选捷联式陀螺寻北方案为水平状态下基于二位置、三位置、四位置的不同捷联式陀螺寻北方式、不同型号的陀螺、在每个位置采样陀螺数据的不同时间段、在每个位置采样陀螺数据的不同时长的组合。该方法简单便捷，省时省力，可根据实际应用需求和自动化测试结果快速选取合适的寻北方案和陀螺；还可作为通用捷联式陀螺寻北仪测试平台设计的支撑；还可作为陀螺寻北精度验证方法，通过更换陀螺可实现对任意陀螺寻北精度的验证；还可用来验证陀螺寻北滤波算法，用滤波结果数据替换采样得到的原始数据即可。

摘要： 本发明涉及一种倾斜状态下调制寻北仪安装误差在线估计与寻北误差补偿方法，其特征在于：步骤一：建立地理坐标系、载体坐标系、平台坐标系、陀螺坐标系及四者之间的转换关系；步骤二：建立倾斜状态下，转台绕自身垂直中心轴恒速旋转时，陀螺存在安装误差角时的输出模型；步骤三：建立倾斜状态下，转台绕自身垂直中心轴恒速旋转时，加速度计存在安装误差时的输出模型；步骤四：对陀螺和加速度计的输出信号进行处理，并得到载体的倾斜角；步骤五：根据步骤四中对陀螺、加速度计数据处理后的结果对安装误差角进行在线估计；步骤六：根据步骤五中对处理后陀螺的信号和步骤四中得到的载体倾斜角估计出寻北误差，然后对航向角粗估计值进行修正，得到准确的航向角，完成载体的寻北。

摘要： 本发明公开了一种摆式陀螺寻北仪全方位寻北装置及方法，摆式陀螺寻北仪全方位寻北装置包括摆式陀螺寻北仪，摆式陀螺寻北仪包括陀螺摆H轴，还包括：确定大致真北方向的电子磁罗盘、电连接电子磁罗盘和摆式陀螺寻北仪的电路组件；包括减速旋转机构、绝对光栅码盘和驱动伺服机构的伺服跟踪装置以及与所述摆式陀螺寻北仪和所述驱动伺服机构电连接的控制模块，伺服跟踪装置根据控制模块的控制信号将陀螺摆H轴旋转至所述大致真北方向，摆式陀螺寻北仪开始寻真北步骤。本发明的摆式陀螺寻北仪的全方位寻北装置及方法，不受摆式陀螺寻北仪架设方位的限制，将摆式陀螺寻北仪以任意方位架设调平后，即可实现寻北操作，快速便捷。

摘要： 本发明公开了一种基于四位置寻北法的光纤陀螺寻北仪转位机构，本发明通过对转动电机、锁紧电机的控制及对转动电机编码器信号、光电传感器信号的检测实现转位机构的转位、锁紧、解锁等功能，从而实现转位机构在四个特定位置上的精确定位，并由此实现基于四位置法的光纤陀螺寻北功能；本发明体积小，重量轻，满足四位置寻北法的精确定位要求，提高了光纤陀螺寻北仪转位机构的稳定性和重复性。

摘要： 本申请提供一种寻北仪电机控制电路、寻北仪电机控制方法、装置及寻北仪，其中，寻北仪电机控制电路包括控制器；寻北仪电机，与控制器电性连接，用于接收控制器输出的启动转动信号或停止转动信号；电流采样单元，输入端与寻北仪电机电性连接，输出端与控制器电性连接，用于采集寻北仪电机的工作电流，并将寻北仪电机的工作电流输出控制器；光电码盘，安装于寻北仪电机中，用于检测寻北仪电机的转动位置并生成位置信号，还用于将位置信号发送至控制器，以使得控制器根据位置信号、寻北仪电机的工作电流输出启动转动信号或停止转动信号。本申请能够提高寻北仪电机的控制精度及提高寻北仪电机的制动和启动的稳定性。

摘要： 本发明涉及一种微机电陀螺寻北仪精度提升方法及微机电陀螺寻北仪，方法包括：S1.对微机电陀螺的驱动工作模态和检测工作模态进行周期性的虚拟旋转，获取所述微机电陀螺在所述驱动工作模态下的第一输出结果和所述微机电陀螺在所述检测工作模态下的第二输出结果；S2.对所述第一输出结果和所述第二输出结果进行差分获取对所述微机电陀螺的零偏漂移补偿，以及对所述第一输出结果和所述第二输出结果进行求和获取载体方位角Φ；S3.基于微机械加速度计获取当地的地球重力矢量，并结合所述微机电陀螺的零偏漂移补偿和所述载体方位角Φ解算出北向信息。

摘要： 本发明一种基于转位寻北技术的抗扰动快速寻北仪涉及一种寻北仪，特别是涉及一种用于车载定向的高精度快速寻北仪。其目的是为了提供结构简单、测量误差小、测量时间短、不怕外界扰动、使用寿命长的一种基于转位寻北技术的抗扰动快速寻北仪。本发明一种基于转位寻北技术的抗扰动快速寻北仪包括三轴IMU组件(21)、I/F板(4)和主控板(3)，所述三轴IMU组件(21)固定在转位装置(2)的转子上，三轴IMU组件(21)是由三轴激光陀螺和三轴加速度计构成，I/F板(4)将信号传递给主控板(3)，所述主控板(3)采用了DSP+FPGA架构，主控板(3)用于完成寻北指令接收、转位寻北算法的计算、数据采集和外设控制。

摘要： 本发明公开了一种捷联式陀螺寻北仪水平寻北精度自动化测试方法，该方法经过一次自动化测试得到所有备选捷联式陀螺寻北方案的寻北精度，备选捷联式陀螺寻北方案为水平状态下基于二位置、三位置、四位置的不同捷联式陀螺寻北方式、不同型号的陀螺、在每个位置采样陀螺数据的不同时间段、在每个位置采样陀螺数据的不同时长的组合。该方法简单便捷，省时省力，可根据实际应用需求和自动化测试结果快速选取合适的寻北方案和陀螺；还可作为通用捷联式陀螺寻北仪测试平台设计的支撑；还可作为陀螺寻北精度验证方法，通过更换陀螺可实现对任意陀螺寻北精度的验证；还可用来验证陀螺寻北滤波算法，用滤波结果数据替换采样得到的原始数据即可。

摘要： 本实用新型公开了一种陀螺寻北仪，或称陀螺经纬仪的陀螺马达供电装置及寻北仪的相应结构。供电装置包括设置在陀螺房内的超级电容或称电容电池的正、负极分别通过一对触点开关与外部电源的正负极连接。上述结构省去了多根与陀螺房外电路相连接的导流丝；而对于那些采用陀螺房内直接安装供电电池的供电装置则避免了定期更换电池问题。超级电容具有瞬间充电功能因此在陀螺马达利用外部电源快速启动的同时即可完成充电而无需单独安排每次数小时的充电时间。