基于跟踪方式看陀螺仪的发展

陀螺仪作为一款高精度定向测绘仪器,由于不受时间和环境的限制,同时观测简单方便,效率高,而且能保证较高的定向精度,被广泛应用于地铁、矿山、地下施工等隐蔽工程和各种武器定向领域。本文通过梳理陀螺经纬仪到陀螺全站仪的发展历程和时期特点,从跟踪方式入手,对不同时期陀螺仪特点进行比对,得出陀螺仪跟踪方式由人工跟踪发展为自动跟踪,陀螺仪操作越来越简便、精度越来越高,利用陀螺仪进行定向测量效率越来越高的结论。最后根据笔者十多年陀螺仪检定实践,针对国产陀螺仪在定向精度及稳定性等方面存在的不足,对陀螺全站仪的进一步发展提出一些建议。     

陀螺全站仪在矿山贯通测量中的应用

陀螺全站仪是将陀螺仪和全站仪结合在一起的仪器。由于它不受时间、环境的限制,同时观测简单方便,效率高,所以它是一种先进的定向仪器。本文结合实际应用,对日本索佳GP1X陀螺全站仪在矿山贯通测量中的应用,提出提高其定向精度与工作效率的几点意见和建议。     

GeoBasic在陀螺全站仪联机通讯中的应用

本文在新组合的陀螺全站仪的基础上,在全站仪上开发相应的通讯及数据处理程序,实现了Y/JTG1陀螺全站仪的陀螺仪部分和全站仪部分联机通讯并在全站仪上接收、显示和保存数据,提高了陀螺全站仪的定向速度。新的仪器组合也提高了定向精度和自动化程度。     

陀螺全站仪在地铁联系测量中的应用

介绍了陀螺全站仪在地铁竖井联系测量中的应用。简述井上下连接测量、陀螺全站仪定向的方法,分析陀螺定向的精度,讨论定向方法的优缺点。实践表明:利用陀螺全站仪进行竖井联系测量,克服了几何定向精度低、占用井筒时间长等缺点,提高了井下测量数据精度,为地铁安全生产工作提供了保证。     

陀螺全站仪在矿井联系测量中的应用

本文介绍陀螺全站仪在煤矿竖井联系测量中的应用.简述投点、井上下连接测量、陀螺全站仪定向和导入标高的方法,分析陀螺定向的精度,讨论定向方法的优缺点.实践表明:利用陀螺全站仪进行竖井联系测量,克服了几何定向精度低、占用井筒时间长等缺点,提高了井下测量数据精度,为煤矿安全生产工作提供了保证.     

某雷达基地检测基线的建立及陀螺仪常数的测定

为满足科研需要,某雷达基地需要建立一条检测基线,通过测量与计算获得该基线的大地方位角。用于长期测定陀螺仪常数,以保证用陀螺仪测定雷达法线方位的正确性和可靠性。本文介绍该基线的建立、观测以及陀螺仪常数的测定方法,并对采用不同GPS网形计算点位的精度进行比较。     

用GYROMAT 3000实现地铁隧道内的高精度定向测量

陀螺全站仪是一种无需借助外力可进行真北定向测量的仪器,本文首先对陀螺全站仪定向原理进行了介绍,阐述了真北方位角、坐标北方位角与陀螺方位角的关系。然后介绍了GYROMAT 3000陀螺全站仪的特点和优势。结合GYROMAT 3000陀螺全站仪在某地地铁一号线隧道进行定向测量,阐述了隧道内陀螺定向测量流程。将陀螺定向测量结果加入隧道内精密导线进行平差,结果表明,加入陀螺定向测量方位角后,导线精度明显提高。陀螺定向成果指导了隧道的开挖,确保了隧道准确贯通。     

风振对GAT陀螺全站仪寻北影响规律的研究

GAT磁悬浮陀螺全站仪是由我国自主研发的高精度仪器,外界环境(包括风力、温度、外界震动、周围的磁场等)都会对仪器的测量精度产生影响。在陀螺定向的过程中,风振对寻北精度的影响比较大,无论在洞外已知边还是在洞内待定边上的寻北过程,都有可能受到风振的影响。因此,研究风振对陀螺仪寻北的影响规律尤为重要。本文对不同风振条件下磁悬浮陀螺全站仪所采集的定、转子电流数据进行分析,研究其影响规律,并提出相应的改正方法,为验证改正后的外符合精度,采用在设计的闭合导线中加测陀螺边并施加不同风振的方法。     

TJ9000陀螺全站仪在地理位置的定向精度研究

为了减少起始方位角对最终边的影响,保证矿井高精度的长距离贯通,文章对提高TJ9000陀螺全站仪定向精度方法进行了研究。以内蒙古鄂托克前旗某煤矿精密贯通测量工程为例分析了已知边位置对仪器常数的影响,选择了工程中需要加测的陀螺定向边,制定了合理的观测方案和数据处理方法。利用陀螺全站仪进行井上、井下陀螺定向观测,进行严密平差计算和数据处理,及时对贯通导线进行修正,最后对结果进行比对分析。结果表明,采用距离定向边更近的已知边来测定仪器常数所得到的陀螺边定向精度更高;应用陀螺全站仪加测定向边可以提高贯通精度并且操作简单方便、实用性好。     

基于水平传感器-光纤陀螺-全站仪组合的地籍测量新方法

针对全站仪测量技术存在作业周期长、劳动强度大和受观测环境影响严重等不足,本文将光纤陀螺寻北技术、倾角测量技术应用于地籍测量中,降低了地籍测量对控制点及水平度的依赖,有效地提高了测量效率,推导了全站仪在倾斜状态下界址点测量和定向的计算公式。结合全站仪可水平旋转180°的特点,给出了光纤陀螺安装误差自补偿的操作步骤;对影响定向精度的主要误差源进行仿真分析,结果表明:光纤陀螺精度与水平传感器精度对定向精度影响较大,在光纤陀螺精度为0.05°/h情况下,当倾角测量误差为1'时,定向误差为26.51″。     

陀螺灵敏部运动轨迹参数测定

高精度悬挂式陀螺仪在研制、生产和调试中仍存在无法精确测定和调整陀螺惯性灵敏部静平衡残余量的问题,研究发现含有静平衡残余量和静平衡状态良好的陀螺运动轨迹存在明显的差异,因此精确测定陀螺灵敏部运动轨迹参数可为精确测定陀螺灵敏部静平衡残余量提供有效途径。文中研制利用激光、高清相机、显微放大镜头等部件,结合计算机视觉和图像处理等方法,采用质心跟踪的方式精确测定陀螺灵敏部摆动(未启动马达)轨迹的装置;利用最小二乘方法拟合陀螺摆动轨迹,推导求取陀螺摆动周期、振幅、衰减系数、摆动中心、抖动振幅等参数的方法。最后用文中装置测定JT15陀螺悬挂系统在未启动马达下的运动轨迹参数,验证装置与方法的有效性。     

一种高效率井下导线测量辅助系统

针对在煤矿井下导线和陀螺定向测量中,采用点下仪器对中操作过程往往耗时长且易造成明显的对中误差,并严重影响了矿井测量工作的效率和精度的问题,该文提出一种无需仪器精确对中的改进方法。通过安置一套测定对中偏差的触屏读数装置及内置数据处理系统,对观测数据进行自动偏心改正,较好地消减了井下导线测量或陀螺定向的对中误差影响。     

GAMIT在仪器检测中的应用

GAMIT是高精度的GPS数据处理软件,广泛应用于GPS数据的处理,特别在处理基线方面,对长基线、短基线的处理都能达到很高的精度要求。本文通过利用某岛礁项目的GPS仪器检测数据,结合精密星历,采用GAMIT软件对数据进行高精度的解算,结合某岛礁项目设计的精度要求,与解算结果对比发现,GAMIT软件的解算结果完全可以达到GPS仪器检测的效果。     

静基座捷联惯导解析法对准研究

初始对准是捷联惯导系统的关键技术之一,对准精度直接影响到导航系统的导航解算精度,静基座捷联惯导卡尔曼滤波法对准的精度和收敛时间受模型参数以及初始条件的影响,对于低精度的捷联惯导,这种影响更大,滤波结果往往不能收敛,甚至发散。采用解析法对准是解决上述问题的有效途径,针对静基座解析法对准做了系统研究,推导了惯性器件误差的解析表达式,分析了对准时间与仪器误差估计精度的关系。实测试验结果表明,给予适当的对准时间,解析法对准亦可接近极限精度;同时,在解析法初始对准中,等效天向加速度计零偏可得到有效估计;等效天向、北向陀螺漂移虽可估计,但随机游走对估计结果的影响不可忽视。     

地理纬度对陀螺经纬仪测量精度的影响

本文分析了陀螺仪的寻北原理，并以一种新型自动化陀螺经纬仪为例，探讨了地理纬度对陀螺补偿角、仪器常数和陀螺经纬仪测量精度的影响。在此基础上进一步讨论了陀螺经纬仪测量精度随地理纬度变化的关系，提出了提高陀螺经纬仪测量精度的方法和建议。     

联合EMD与核主成分分析的激光陀螺信号消噪

为了有效抑制激光陀螺的随机漂移,提高其惯导精度,提出了一种联合经验模态分解(EMD)和核主成分分析(KPCA)的陀螺信号消噪方法。该方法利用EMD将陀螺信号分解为一组内蕴模态函数(IMF),基于EMD噪声能量分布模型,近似估算各层IMF中的噪声能量;然后利用KPCA分解各层IMF,根据噪声能量自适应地选择应保留的主成分分量,以剔除各层IMF中的噪声实现陀螺信号的消噪。通过实验将该方法与小波去噪算法进行对比,利用交叠式Allan方差和经、纬度误差分析不同方法对陀螺信号的消噪效果。实验结果表明,相比经典的小波消噪方法,本文方法的消噪效果有一定程度的提高,可以更有效地抑制陀螺信号的随机漂移。     

惯性导航EEMD区间阈值降噪方法

陀螺随机误差是影响惯性导航系统精度的主要因素。在经验模态分解（EMD）和阈值降噪的基础上,提出一种基于集合经验模态分解（EEMD）的区间阈值的陀螺信号降噪方法。该方法利用EEMD方法将陀螺信号分解多个本征模态函数（IMF）分量和1个残余分量,基于信号和IMF分量的概率密度函数的2范数距离方法剔除纯噪声IMF分量,利用改进的区间阈值降噪方法实现信号的降噪。仿真和实测试验表明,该方法不仅能有效抑制EMD中的模态混叠问题,而且能有效削弱陀螺的随机误差,从而提高惯性导航系统的精度和可靠性。     

基于加测陀螺定向边的井下支导线升级改造

井下平面控制测量网只能以基于支导线的形式沿巷道布设,针对矿山重大贯通工程测量所用的支导线精度满足不了贯通允许偏差的情况,采用陀螺定向技术,研究了井下支导线升级改造的3个方案。首先,加测一条陀螺定向边方案,导线总边数不超过5条时,定向边加测在末边上;否则,定向边由末边开始上移至总边数1/3的位置;其次,加测多条陀螺定向边的多节导线方案,以等距离间隔加测3~4条陀螺定向边为宜;最后,陀螺定向—光电测距导线方案,仅在超长距离或超高精度的矿山贯通工程测量中应用。结合实例计算,升级改造的3个方案与原有支导线比较,导线终点点位精度可依次提高0.5~1.5倍,1.6~4.5倍,3~8倍。     

大型贯通测量中加测陀螺定向边的位置选取分析

大型贯通测量中常常使用加测陀螺边来提高贯通测量精度,但目前对于陀螺定向边的位置选取并无明确规范和要求。本文主要探讨了不同位置的陀螺定向边选取对贯通测量精度的影响。实验结果表明,井下选取的陀螺定向边与测定仪器常数的地面已知边之间距离过大对于贯通测量精度影响较大,在井下选取陀螺定向边位置时,应与测定仪器常数的地面已知边距离保持在3 000 m以内为优。     

基于小波分析的陀螺随机漂移建模与滤波

采用基于小波分析提取信号趋势项的方法,对实测三浮陀螺漂移数据的趋势项加以提取,并对其残差进行建模。在建立了时序模型的基础上进行卡尔曼滤波器设计,对三浮陀螺的随机漂移数据进行卡尔曼滤波,结果表明,滤波方法有效地抑制了陀螺的随机误差。