陀螺經(jīng)緯儀數(shù)字化及自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、由于定向精度高、不受氣候條件限制、在任何時(shí)間和地點(diǎn)都可以全天候自主尋北測量，陀螺經(jīng)緯儀成為工程測量及軍事領(lǐng)域中用以定向和確定方位的主要儀器之一。傳統(tǒng)陀螺經(jīng)緯儀尋北時(shí)大多采用人工測量，自動(dòng)化程度低，已無法滿足現(xiàn)代應(yīng)用的需求。新式全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀被發(fā)達(dá)國家所壟斷，為了實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀的國產(chǎn)化，利用最新科學(xué)技術(shù)方法，結(jié)合現(xiàn)代傳感技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)，以現(xiàn)有JT-15型陀螺經(jīng)緯儀為樣機(jī)，探索實(shí)現(xiàn)陀螺經(jīng)緯儀數(shù)字化及全自動(dòng)化

2、的關(guān)鍵技術(shù)，為最終實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀打下基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)了陀螺儀數(shù)字化測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了光標(biāo)采集與尋北測量的數(shù)字化及自動(dòng)化，為尋北算法的研究搭建了便利平臺(tái)：設(shè)計(jì)了陀螺儀自動(dòng)粗尋北系統(tǒng)，利用模糊控制算法控制實(shí)現(xiàn)了陀螺儀粗尋北的自動(dòng)化；基于數(shù)字化測量系統(tǒng)，研究了實(shí)時(shí)中天法及積分法尋北算法；提出磁傳感器與陀螺粗、精尋北相結(jié)合的全自動(dòng)尋北方案；完成一套全自動(dòng)尋北儀實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證了方案的可行性和合理性。 構(gòu)建陀螺經(jīng)緯儀運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)的數(shù)

3、據(jù)采集和處理的軟硬件系統(tǒng)。CCD采集陀螺儀光標(biāo)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后由DSP處理器進(jìn)行處理和尋北計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了陀螺經(jīng)緯儀數(shù)字化。 設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，通過減速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的細(xì)分。由DSP處理器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、電子羅盤形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。以電子羅盤輸出陀螺經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部與真北方向的偏角作為反饋信號(hào)，DSP處理器進(jìn)行解算，并利用模糊控制算法控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，逐步逼近，實(shí)現(xiàn)粗尋北自動(dòng)化。此項(xiàng)技術(shù)已申請發(fā)明專利，并

4、進(jìn)入了實(shí)質(zhì)審查階段，專利申請?zhí)枮?00610014751.4。 基于陀螺經(jīng)緯儀運(yùn)動(dòng)的近似正弦曲線，在分析陀螺儀定向傳統(tǒng)中天法的基礎(chǔ)上，提出光標(biāo)在任何位置處即可開始進(jìn)行尋北測量的實(shí)時(shí)中天法，該方法在保證精度的同時(shí)提高了尋北速度。利用CCD信號(hào)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對陀螺儀運(yùn)動(dòng)整個(gè)過程進(jìn)行記錄。根據(jù)所記錄的運(yùn)動(dòng)曲線，推導(dǎo)積分法的基本原理和公式，完成積分法尋北算法的研究及其在數(shù)字化DSP尋北系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。 陀螺儀數(shù)字化測量子系統(tǒng)、