陀螺仪(陀螺经纬仪、陀螺全站仪、陀螺寻北仪)生产厂家技术比对
光纤陀螺寻北仪技术说明书
1 Kx e cos sin K
台体旋转 90°后则光纤陀螺敏感地球旋转分量为：
2 Kx e cos cos K
式中的 Kx 为陀螺的刻度因数，将以上两式左右相除，则有陀螺轴的偏角为：
K tg 1 Ix / Iy
上式是在假设陀螺本身不存在漂移，刻度因数不变的情况下成立的，但它实际上存在各种漂移量和 系数变化。为了消除常值漂移对寻北的影响，最简单的方法是将转台旋转四个位置（每个位置相关 90°）之 后，对陀螺再次采样。对于水平状态，初始位置测量值为：
2. 技术参数
a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) 供电电源：DC24V±20%； 功率：≤30W； 工作方式：静态； 工作纬度：± 60°； 水平测量范围：± 15°（寻北时允许倾角±3°）； 水平测量输出漂移：≤5′（0.5hr）； 方位测量精度：≤ 0.06°（ 1σ）； 重复精度：≤ 0.05°（1σ）； 圆周线性度：≤ 0.1°（ 1σ）； 方位测量范围： 0°～ 360°； 方位角分辨率： 0.01°； 寻北时间：≤ 3min；
（8）
由于欲求方位角 K 是在 X 1Y1 Z 1 坐标系中定义的，因此有：
K arctg
x1 y1
（9 ）
K 是定义为顺时针为正， 且在 0°至 360°之间， 因而尚须根据 x1 和 y1 的极性来判定 K 所处的象限， 最后求出真北方位角 K。
arcCOS
2 x1
0 0 1
北京七维航测科技股份有限公司
Beijing SDi Science&Technology Co.,Ltd.
cos C2 0 sin
陀螺全站仪使用说明书
陀螺全站仪使用说明书目次1概述1.1功能和用途1.2主要性能参数2仪器组成3工作原理4使用方法4.1三脚架架设4.2陀螺全站仪主机架设4.3维度输入4.4测量程序4.5数据处理4.6仪器撤收5仪器常数标定5.1仪器常数标定方法5.2仪器常数修正方法6电源使用说明7典型故障及故障排除方法8使用注意事项9维护保养10仪器故障及解决方法1概述1.1功能和用途陀螺全站仪是全自动陀螺仪，其主要功能是提供北向方位基准，可为火炮、雷达提供初始方位基准，并可应用于大地测量、工程测量和矿山贯通测量等领域。
1.2主要性能参数仪器主要技术指标见表1。
表1 陀螺全站仪主要技术指标表≤15 (1)055-20 C +50C-40 C +50C2仪器组成产品配套情况见表2。
表2 陀螺全站仪产品配套表3工作原理陀螺全站仪的工作原理是用吊丝悬挂重心下移的陀螺灵敏部敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生一个北向进动的力矩，使陀螺敏感部主轴（即H向量）围绕子午面往复摆动，通过光电传感器将陀螺灵敏部往复摆动的光信号，转换为电信号，传送给控制系统，控制系统自动跟踪陀螺灵敏部的方位摆动，并对灵敏部进行加矩控制，解算出被测目标的北向方位角。
4使用方法陀螺全站仪主机的使用包括全站仪的使用，全站仪的详细使用方法参见相关全站仪的使用说明书。
4.1三脚架架设在测站架设三脚架，架设时应使三脚架的三个脚尖大致与测点标志中心基本等距，并注意脚架的张角和高度，伸缩脚架腿使圆水准器概略居中。
4.2陀螺全站仪主机架设陀螺全站仪主机架设按以下步骤进行操作。
a.取出陀螺全站仪主机。
三脚架架设完毕后，从包装箱中取出主机（切勿大角度倾斜或倒置），然后将其平稳置于三脚架上。
b.陀螺全站仪主机粗对北。
取出包装箱内的磁罗盘，按照其使用说明书规定的方法，确定当地大致北向；将陀螺寻北仪主机粗对北标记置于大致北向（北向可以借助磁罗盘确定，其使用方法见磁罗盘使用说明书）；然后顺时针方向旋转锁紧三脚架上的三个对心手轮。
陀螺仪介绍三种型号
陀螺仪介绍三种型号产品一：全自动积分式陀螺经纬仪(全站仪)该产品采用积分法测量原理，在测量中除架设和瞄准外，整个过程无需任何人工操作，测量结束后，直接显示真北方位角。
实现了测量全过程的自动限幅、自动锁放、自主寻北。
该种型号的陀螺经纬仪（全站仪）在寻北精度及操作性方面在国内处于领先地位，可应用于高精度基准方位边的建立及火炮、雷达、大地测量、工程测量和矿山贯通测量等领域。
技术指标寻北精度：≤ 5″（1σ）寻北时间：≤12 min工作模式：寻北全自动工作温度：－20 ℃～＋50 ℃使用纬度：75°S～75°N主机重量（不含经纬仪）：≤15kg主机体积（不含经纬仪）：φ230mm（最大直径）×430mm （高）产品特性积分法测量原理，可实现高精度寻北采用直流永磁陀螺电机，降低陀螺敏感部温升，设备稳定性好在较大偏北角(± 10°)条件下，自动完成粗寻北及精寻北过程，操作简单陀螺敏感部上锁、解锁全自动，仪器自动化程度高陀螺敏感部采用下挂式摆式陀螺，便于操作多层磁屏机构，屏蔽外部磁场，设备抗干扰能力强产品二：全自动阻尼式陀螺经纬仪(全站仪)该产品采用阻尼跟踪法测量原理，自动跟踪、自动锁放，整个测量过程中吊带不受扭，能够在较大偏北角条件下自动完成粗寻北及精寻北过程。
测量结束后，在陀螺经仪（全站仪）上直读真北方位角。
该种型号的陀螺经纬仪（全站仪）寻北速度快、体积小、环境适应性强。
可为火炮、雷达提供初始方位基准，并可应用于大地测量、工程测量和矿山贯通测量等领域。
技术指标寻北精度：≤ 15″（1σ）（初始架设角≤± 15°)寻北精度：≤ 10″（1σ）（初始架设角≤± 7°)寻北时间: ≤ 5min工作模式: 寻北全自动工作温度: －40 ℃～＋50 ℃使用纬度: 75°S～75°N主机重量（不含经纬仪）: ≤ 13 kg主机体积（不含经纬仪）: φ200mm（最大直径）×450mm（高）产品特性阻尼跟踪法测量原理，吊带不受扭，仪器可靠性强采用直流永磁陀螺电机，降低陀螺敏感部温升，设备稳定性好在较大偏北角(± 10°)条件下,自动完成粗寻北及精寻北过程，操作简单阻尼机构设计使陀螺自转轴快速收敛于子午面，定向速度快陀螺敏感部上锁、解锁全自动，自动化程度高多层磁屏机构，屏蔽外部磁场，设备抗干扰能力强陀螺敏感部采用下挂式摆式陀螺，便于操作仪器设计紧凑，便于携带产品三：积分式陀螺经纬仪（全站仪）该产品采用积分法测量原理，在测量过程中只需将陀螺摆幅限制到一定的范围内，便可实现陀螺寻北的自动积分测量。
真北定向测量方法及其对比分析
２０１８年１０月第５期城㊀市㊀勘㊀测ＵｒｂａｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ＆ＳｕｒｖｅｙｉｎｇＯｃｔ.２０１８Ｎｏ.５文章编号:１６７２－８２６２(２０１８)０５－１３５－０３中图分类号:Ｐ２５８文献标识码:Ｂ真北定向测量方法及其对比分析门茂林∗ꎬ王智ꎬ薛慧艳ꎬ李勇ꎬ张洪德∗㊀收稿日期:２０１８ ０１ ０９作者简介:门茂林(１９８６ )ꎬ男ꎬ硕士ꎬ工程师ꎬ主要从事３Ｓ技术集成研究ꎮ(青岛市勘察测绘研究院ꎬ山东青岛㊀２６６０３２)摘㊀要:测定真北方向主要有两种方法ꎬ一种是采用陀螺仪进行定向测量ꎬ并通过预先测定的陀螺仪常数进行改正ꎻ另外一种方法是采用全站仪ꎬ通过坐标北加上子午线收敛角来定出真北方向ꎮ文中对比了这两种方法的测量㊁计算以及实地操作过程ꎬ分析了影响定向精度的误差源ꎮ通过对现有仪器的测量精度和计算过程进行分析ꎬ论证了在基于当前陀螺全站仪的测量精度条件下ꎬ通过坐标北加上子午线收敛角进行真北定向比陀螺仪进行真北定向具有更高的精度ꎮ关键词:真北ꎻ子午线收敛角ꎻ陀螺仪ꎻ坐标北ꎻ定向测量１㊀引㊀言测绘过程中遇到的北方向主要有三种ꎬ即坐标北㊁磁北以及真北ꎬ坐标北是地图上纵向方格线指示的上方ꎬ即为测绘行业中Ｘ轴方向ꎬ可通过两个点的高斯平面坐标进行反算得到坐标北方向ꎬ坐标北与真北的夹角为子午线收敛角ꎬ越靠近中央子午线ꎬ坐标北与真北方向越接近[１]ꎻ磁北是指南针所指示的北方向ꎬ并随着时间的变化而变化ꎬ磁北与真北的夹角为磁偏角ꎬ根据最新的国际地磁场参考模型ꎬ我国除了新疆㊁西藏等地磁偏角为东偏ꎬ其余地方均为西偏ꎻ真北指的是地球的北极ꎬ即北纬９０ʎ或经圈交汇的地方ꎬ通过地球表面某点的真子午线的切线方向即为该点的真子午线方向ꎬ真子午线方向指向北极的方向称作真北方向[２]ꎬ三北关系示意图如图１所示ꎮ图１㊀坐标北㊁磁北与真北关系图在某些工程领域需要定出真北方向ꎬ如机场和一些军事设施的建设ꎮ在实际操作中ꎬ测定真北方向主要有两种方法:一种是使用陀螺仪在基准点进行寻北测量ꎬ再进行仪器常数改正定出真北方向ꎻ另一种先定出基准点的坐标北方向ꎬ再计算子午线收敛角ꎬ从而定出真北方向ꎮ本文对这两种方法做了对比分析ꎬ得出了一些有益的结论ꎮ２㊀数学模型及实施２ １㊀陀螺全站仪寻北定向测量机械式陀螺仪是利用刚性物体在旋转时尽量保持其旋转轴和速度这一特性进行测量或控制方位ꎬ它由两个可旋转的框架和安装在其上的转子构成ꎮ转子在高速旋转时有着很高的转动惯量ꎮ由于安装了两个可旋转的框架ꎬ这样使得旋转轴可进行二维转动ꎬ如果忽略地球的自转ꎬ陀螺仪转动时其转轴会一直保持最初的空间姿态ꎮ当重力作用于转轴并让其保持水平时ꎬ地球的旋转将对陀螺仪的转轴产生一个扭矩ꎮ该扭矩作用于转轴时ꎬ转轴将会围绕合力的垂直分力产生进动[３]ꎮ机械式陀螺仪就是利用稳定性和进动性找出真北方位ꎮ陀螺全站仪是可以独立测定真北方向的精密测量仪器ꎬ其基本的工作原理是利用最新的图像处理技术进行读数ꎬ随后高精度马达把仪器精确地转到真北方向ꎮ如图２所示是悬挂式陀螺仪结构组成图ꎮ图２㊀悬挂式陀螺仪结构组成图城㊀市㊀勘㊀测２０１８年１０月利用陀螺仪进行寻北测量时ꎬ首先要在已知边ａｂ上标定仪器常数ｃｇꎮｃｇ＝Ｔａｂ＋γａ－Ａａｂ(１)式中ꎬＴａｂ为已知边的坐标方位角ꎬγａ为已知边起点的子午线收敛角ꎬＡａｂ为陀螺仪测出已知边的真北方位角ꎮ然后在待定基准点Ｍ上进行陀螺寻北测量ꎬ具体寻北方法依据不同型号的陀螺仪进行选择ꎬ如索佳ＧＹＲＯ悬挂式陀螺仪主要采用逆转点法或中天法进行寻北测量ꎬ经两次寻北定向精度优于１５ᵡꎮ基准点寻北结束后ꎬ使用全站仪在定出的北方向上对之前测出的仪器常数进行改正:Ａ＝ＡＭ＋ｃｇ(２)通常情况下ꎬ仪器常数为几十秒ꎬ改正后锁紧仪器水平制动旋钮或进行置零等操作ꎬ此时陀螺仪指示方向即为真北方向ꎮ在基准点的真北方向上的适当距离(如１００ｍ)处ꎬ使用木桩㊁铁钉等工具进行实地标识ꎬ若对真北定向有较高精度要求ꎬ标志真北方向的距离应拉长ꎬ并采用盘左盘右取平均值ꎬ标志点应为清晰细小的十字丝或圆点等标记[４]ꎮ２ ２㊀坐标北加子午线收敛角改正定真北子午线收敛角是地球椭球体面上一点的真子午线与位于此点所在投影带中央子午线之间的夹角ꎮ即在高斯平面上的真子午线与坐标纵线的夹角ꎬ坐标纵线东偏为正ꎬ西偏为负ꎮ在投影带的中央经线以东图幅均为东偏ꎬ以西的图幅均为西偏ꎮ对于不同的测站点ꎬ子午线收敛角具有不同的值ꎮ测站点与中央子午线的经差越大ꎬ纬度越高ꎬ子午线收敛角越大ꎮ子午线收敛角可以用大地坐标计算ꎬ也可利用平面坐标计算ꎬ其计算公式分别如下[５]:γ＝ｓｉｎＢ ｌ１＋ｌ２ ｃｏｓ２Ｂ３ρ２(１＋３η２＋２η４)＋ｌ４ ｃｏｓ４Ｂ１５ρ４(２－ｔ２)éëêêùûúú(３)γ＝ρＮｆ ｙ ｔｆ－ρｙ３３Ｎ３ｆ ｔｆ(１＋ｔ２ｆ－η２ｆ)＋ρｙ５１５Ｎ５ｆｔｆ(２＋５ｔ２ｆ＋３ｔ４ｆ)(４)㊀㊀式中Ｂ为测站维度ꎬｌ为测站至中央子午线的经差ꎬｙ为高斯投影后坐标ꎬη＝ｅᶄｃｏｓ２Ｂꎻｔ＝ｔａｎＢꎬＮｆ＝ａ/１－ｅ２ｓｉｎ２ＢｆꎬＢｆ为底点纬度ꎬ下标ｆ表示由底点纬度计算ꎬｅ为第一偏心率ꎻｅᶄ为第二偏心率ꎮ实际工程应用中ꎬ常用查表法或下列简易公式进行计算:γ＝әλ ｓｉｎφ(５)式中ꎬәλ为计算点与中央子午线之间的经度差ꎬφ为计算点所在的纬度ꎮ实际计算表明ꎬ该简易公式的计算误差ꎬ随着纬度φ的减小而增大ꎬ随着经度差әλ的增大而增大[６]ꎮ实际工程应用中ꎬ使用坐标方位角加子午线收敛角改正定真北可按如下方法进行:(１)使用ＧＮＳＳ接收机通过采用当地的ＣＯＲＳ系统等手段多测回测定待定基准点Ｍ的平面坐标(ｘＭꎬｙＭ)ꎬ在Ｍ点的大致北方向且距点Ｍ足够远的点Ｎ使用同样方法测量该点的平面坐标(ｘＮꎬｙＮ)ꎮ(２)计算ＭＮ的坐标方位角ＴＭＮ:ＴＭＮ＝ａｒｃｔａｎｙＮ－ｙＭｘＮ－ｘＭ(６)(３)根据查表法或者式(５)计算点Ｍ的子午线收敛角γＭꎮ(４)在点Ｍ架设全站仪ꎬ精密对中整平后ꎬ后视点Ｎ并置零ꎬ然后水平读盘拨动角度ＴＭＮ＋γＭꎬ该方向即为真北方向ꎬ并通过前文所述方法在实地进行标识ꎮ３㊀精度分析３ １㊀陀螺仪定北精度分析通过前文所述ꎬ利用陀螺全站仪进行真北定向的误差来源主要包括:(１)陀螺全站仪自身寻北定向精度ｍ陀螺陀螺仪由于价格昂贵ꎬ作业时间长ꎬ且对作业环境要求高ꎬ目前仍未普及使用ꎬ目前陀螺仪寻北精度最高可达３ᵡꎬ常见的陀螺仪寻北精度一般为５ᵡ~２０ᵡꎮ(２)陀螺仪常数测定精度根据上文式(１)ꎬ该项误差源具体包括已知边的坐标方位角精度ｍＴ㊁已知边起算点的子午线收敛角精度ｍγ以及在已知边的陀螺仪定向精度ｍ陀螺ꎮ其中已知边坐标方位角的精度取决于已知边两个点的坐标精度及边长的长度ꎬ若在两个相距较远的高精度控制点进行仪器常数测定ꎬ则已知边的坐标方位角误差ｍＴ可忽略不计ꎻ已知边起算点的子午线收敛角可通过式(５)或者查表法求得ꎬ其精度也取决于已知边基准点坐标的精度ꎻ已知边的陀螺仪定向精度ｍ陀螺同陀螺仪自身寻北定向精度ꎮ(３)定出真北方向后的实地标定精度ｍ标定６３１第５期门茂林等 真北定向测量方法及其对比分析该项精度主要与全站仪测角精度以及实地标定与基准点的距离有关ꎬ目前１ᵡ及０ ５ᵡ级的全站仪已普遍使用ꎬ因此其对真北定向精度的影响远小于陀螺仪本身寻北精度的影响ꎬ实地标定与基准点距离越远ꎬ标定标志越精细ꎬ标定精度越高ꎮ根据上文分析及误差传播定律ꎬ采用陀螺仪进行真北定向的精度为:Ｍ１＝２ｍ２陀螺＋ｍ２Ｔ＋ｍ２γ＋ｍ２标定(７)假若采用的陀螺仪的寻北精度为１０ᵡꎬ在相距较远的两个高精度控制点上ｍＴ和ｍγ均可忽略不计ꎬ若标定时采用１ᵡ级全站仪ꎬ并顾及标定距离及标记标志精度的影响ꎬｍ标定以２ᵡ计ꎬ则根据式(７)ꎬ采用陀螺仪进行真北定向的精度为１４ ３ᵡꎮ３ ２㊀坐标北改正子午线收敛角定北精度分析利用坐标北加子午线收敛角改正进行真北定向的误差源主要包括利用边ＭＮ的坐标方位角精度ｍＴ－ＭＮ以及基准点ｍＴ－ＭＮ处子午线收敛角精度ꎬ与陀螺仪在已知边测定仪器常数不同ꎬ该方法中的Ｍ和Ｎ需要用仪器测定ꎬ而不是已知高等级控制点ꎮ在周边无控制点可利用的情况下ꎬ宜采用ＧＮＳＳ接收机利用ＣＯＲＳ进行坐标测定ꎬ以青岛ＣＯＲＳ平面精度１ｃｍ为例计算ꎬ距离３００ｍ处的两点坐标方位角误差为:ｍＴ－ＭＮ＝１０３００ˑ１０００ˑ２０６２６５＝６.９ᵡ(８)考虑到地球平均曲率半径上ꎬ１ᵡ对应的实地距离约为４０ｍꎬ坐标１ｃｍ的误差对应的经纬度误差不到０ ０００３ᵡꎬ根据式(５)基准点子午线的误差可忽略不计ꎮ估计实地标定精度ꎬ该方法最终误差不到１０ᵡꎮ因此ꎬ坐标北改正子午线收敛角定北的精度主要取决于现场实地基准点Ｍ和大致北方向点Ｎ的坐标方位角精度ꎬ点Ｍ与点Ｎ间距离越长ꎬ该精度越高ꎮ综上所述ꎬ两种真北定向方法中ꎬ坐标北改正子午线收敛角进行定北的误差来源更少ꎬ且实地操作更简单ꎬ实际情况下采用该方法精度也更高ꎬ采用陀螺仪进行定北需要在实地花更长的时间ꎬ通常需要至少半天的时间ꎬ且高精度陀螺仪价格昂贵ꎬ在国内并未普及使用ꎮ４㊀结㊀论(１)进行真北定向常用的方法主要有两种ꎬ一种是采用陀螺仪进行真北定向ꎬ另一种是对坐标北改正子午线收敛角进行真北定向ꎬ根据目前陀螺仪及全站仪的精度及实际操作情况ꎬ采用坐标北改正子午线收敛角的方法误差源更少㊁实地真北标定操作更简单ꎬ精度也更高ꎮ(２)采用陀螺仪进行真北定向的精度主要与陀螺仪自身寻北精度和仪器常数测定精度有关ꎬ目前机械式陀螺仪寻北精度大多在５ᵡ~２０ᵡꎬ既要在已知边上测定仪器常数ꎬ又要在待测边上寻北定向ꎬ外业作业时间长ꎬ且稳定的高精度陀螺仪价格昂贵ꎬ鲜有单位使用ꎻ仪器常数测定精度取决于已知控制边的精度ꎬ控制点绝对坐标精度越高ꎬ点位之间距离越长ꎬ仪器常数测定精度越高ꎮ(３)采用坐标北改正子午线收敛角进行真北定向的误差来源主要有利用边的坐标方位角精度以及待测基准点处子午线收敛角精度ꎬ两项误差均与坐标测定的精度有关ꎬ坐标可利用周围已有高精度控制点或者采用ＣＯＲＳ等方法测定ꎬ利用边的距离越长ꎬ真北标定精度越高ꎮ参考文献[１]㊀薛志宏ꎬ李广云ꎬ王留朋等.陀螺定向中子午线收敛角的计算方法与精度分析[Ｊ].测绘通报ꎬ２００９ꎬ１２:４８~５０. [２]㊀朱紫阳ꎬ施一民.测地坐标系中子午线收敛角的直接解式[Ｊ].同济大学学报 自然科学版ꎬ２００３ꎬ３１(８):９６８~９７１. [３]㊀王智ꎬ张洪德ꎬ薛慧艳.逆转点法陀螺仪定向测量在地铁工程中的应用研究[Ｊ].城市勘测ꎬ２０１７(４):１２４~１２６. [４]㊀邵成立ꎬ于宗伟ꎬ王智.视准线小角法在基坑水平位移监测中的优化应用[Ｊ].测绘与空间地理信息ꎬ２０１２ꎬ３５(８):２０５~２０７.[５]㊀邬熙娟ꎬ江国焰ꎬ高俊强.子午线收敛角计算公式及计算精度分析[Ｊ].现代测绘ꎬ２００５ꎬ２８(６):２２~２５.[６]㊀韩志勇.关于子午线收敛角校正问题[Ｊ].石油钻探技术ꎬ２００６ꎬ３４(４):１~４.ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＴｒｕｅＮｏｒｔｈＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＭｅｎＭａｏｌｉｎꎬＷａｎｇＺｈｉꎬＸｕｅＨｕｉｙａｎꎬＬｉＹｏｎｇꎬＺｈａｎｇＨｏｎｇｄｅ(ＱｉｎｇｄａｏＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄＳｕｒｖｅｙｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈꎬＱｉｎｇｄａｏ２６６０３２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｒｅａｒｅｔｗｏｍａｉｎｍｅｔｈｏｄｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｎｏｒｔｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎꎬｎａｍｅｌｙｔｈｅｇｙｒｏｓｃｏｐｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｒｔｈｒｏｕｇｈｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｎｏｒｔｈａｎｄｍｅｒｉｄｉａｎｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｔｏｔｈｅｎｏｒｔｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｍｐａｒｅｓｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｉｓｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓꎬａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｅｒｒｏｒｓｏｕｒｃｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎꎬｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙ￣ｓｉｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔꎬｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｎｏｒｔｈａｎｄｍｅｒｉｄｉａｎｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｎｏｒｔｈｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｔｈａｎｇｙｒｏｓｃｏｐｅｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｔｒｕｅｎｏｒｔｈꎻｍｅｒｉｄｉａｎｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅꎻｇｙｒｏｓｃｏｐｅꎻｇｒｉｄｎｏｒｔｈꎻｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ７３１。
陀螺定向测量中坐标方位角计算方法分析
陀螺定向测量中坐标方位角计算方法分析朱晓江【摘要】定向测量中定向边的坐标方位角大多使用已知边的坐标方位角和陀螺方位角来计算,根据真北与坐标北的几何关系,还可以使用已知边的真方位角和陀螺方位角来计算.文章通过对两种计算方法的结果进行对比分析,论证了基于已知边真方位角利用陀螺方位角求取定向边的坐标方位角这一计算方法的可行性.【期刊名称】《地矿测绘》【年(卷),期】2018(034)001【总页数】4页(P17-19,36)【关键词】定向测量;真方位角;陀螺方位角;坐标方位角【作者】朱晓江【作者单位】新疆水利水电勘测设计研究院测绘工程院,新疆昌吉831100【正文语种】中文【中图分类】P258;U4560 引言随着测绘技术和仪器设备制造能力的不断发展和提升，陀螺定向的精度也越来越高，高精度自动化的陀螺全站仪正在逐步取代传统的陀螺全站仪。
除少数如机场工程使用真北方向作为方向基准外，大多数工程的建设都使用坐标北方向作为方向基准，陀螺全站仪由于陀螺高速旋转受地球自转影响的寻北原理，能够获取测站点的子午线方向。
因此陀螺全站仪也越来越广泛的被应用于各类大型海底工程、江底隧道工程以及长大隧道工程中。
陀螺定向测量遵循先地面，后地下，再地面的方法，即在地面上架设仪器观测已知边测定常数，再在洞内定向边上架设仪器观测定向边观测陀螺方位角，最后回到地面架设仪器再次观测已知边检核仪器常数。
根据观测得到的数据，通过严密计算得到定向边的坐标方位角。
常用的计算方法是使用已知边的坐标方位角，结合定向边的陀螺方位角观测值，以及其他改正值求得定向边的坐标方位角。
随着GNSS静态定位测量技术的广泛应用，建立地面工程控制网测量能获取高精度的大地坐标(B，L，H)，利用控制点的大地坐标结合站心地平直角坐标系方法可方便快捷的求取控制点间的真方位角，这就为使用陀螺方位角求取定向边的坐标方位角提供了另一种计算方法。
1 陀螺定向测量中定向边坐标方位角的计算利用陀螺仪敏感地球角动量，从而确定的北方向称为陀螺北方向。
寻北仪技术指标
寻北仪技术指标：
1、仪器分辨率0.001度；陀螺指北重复测量（10次）精度优于0.1度；
2、主机为一体化设备，野外携带便捷；
3、一次测量指北有效时间＜6min；无故障率(MTFB) > 8000小时；
4、直流供电：适应范围＋10～＋24Vdc，额定电压＋12V, 最大工作电流＜2A，
5、方位角测定范围：0～360度；
6、数字输出：方位角5位半以上；RS-232接口数据输出；
7、工作温度环境：-40 ℃ ~ +80 ℃；
8、净重：(W)≤12kg；
9、主机尺寸：长×宽×高≤230×190×240mm；外结构为矩形
10、材质：优质合金铝材料；
11、初始(8分钟后)静态启动；参考面与仪器测定方向≤0.1度且为一平直面；
12、产品标识与标牌应固定相应面板，固结牢固。
配置清单：。
陀螺经纬(全站)仪最新技术介绍
陀螺经纬（全站）仪最新技术介绍杨锟庞尚益吴学文黄立刚（陕西测绘仪器计量监督检定中心 710054）摘要：我中心自2010年建成陕西陀螺仪真北基准检校场至今，已经使用该场地检测了国内外各个厂家生产的不同准确度等级的陀螺经纬仪和陀螺全站仪数十台。
通过检测和相互对比，获得了一些数据，积累了一些经验，特别汇集整理这些资料，可作为国内生产厂家的参考，同时便于用户及时了解行业发展动态。
关键词：陀螺经纬（全站）仪技术特点1 引言陕西测绘仪器计量监督检定中心作为西北地区规模最大，技术实力雄厚的测绘仪器计量检定机构，不断与时俱进，提高技术水平，不断发展新业务。
我中心于2010年在陕西省泾阳县永乐镇国家大地原点院内建成了功能较强，性能稳定的陕西陀螺仪真北基准检校场，并随后开展了陀螺仪检测工作。
通过我们实际检测并对照其相应的出厂指标，对测量型陀螺仪目前最新的发展状况和水平进行了分析和总结。
2几种典型的国内外陀螺仪性能和特点介绍2.1德国DMT公司生产的GYROMAT 3000仪器：2.1.1主要功能特点：（1）温度警告在测量过程中，一旦仪器温度变化超过“环境模式”，通过设定容忍极限值，处理器将显示“温度警告”信息。
（2）偏移警告在测量过程中，一旦仪器振动中心点偏移超过“环境模式”，通过设定容忍极限值，处理器将显示“偏移警告”信息。
（3）温度适应为实现具体测量精度，仪器内部温度需适应周围温度变化在≤±5°C。
如果测量中温度高于此限制，仪器将显示温度警告。
（4）带零位老化效应带零位受重力、温度、水平度、扭转和机械压力影响，由重力造成的带零位改变将由内部校准测量自动校正.（5）重量：11 kg（不包括经纬仪）。
（6）具有三种测量程序测量精度：测量程序1： 1 mgon ( 1 ) *测量程序 2：10 mgon ( 1 ) *测量程序 3： 5 mgon ( 1 ) *测量时间：测量程序1： 10分钟 **测量程序2 ： 2分钟**测量程序3 ： 5分钟**（7）工作纬度：80°以内2.2 中国船舶重工集团公司第七〇七研究所生产的系列仪器包括TJ9000、GT3、AGT三大产品系列产品，全面覆盖手动、半自动、全自动，以及高、中、低寻北精度。
科技成果——陀螺经纬仪、陀螺罗盘
科技成果——陀螺经纬仪、陀螺罗盘技术开发单位中国船舶重工集团公司第七〇七研究所技术简介陀螺经纬仪是一种以经纬仪或全站仪作为方位引出装置的惯性定向装置，可自主测定真北方位及当地子午线。
在军事领域，广泛应用于炮兵阵地连测、导弹初始对准、惯性设备标定以及大地测量；在民用领域，可应用于矿山测量、隧道贯通工程、造船、大地测量等方向。
其基本原理是用悬挂且重心下移的陀螺灵敏部，敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生一个向北进动的力矩，使陀螺灵敏部主轴（即H向量）围绕子午面往复进动或在外力矩作用下处于平衡状态，通过传感器或光学系统进行自动测量或观测，得到真北方位。
综上所述，与平台类和捷联式寻北仪有很大不同，陀螺经纬仪一般采用相对简单和特殊的结构形式得到较高的定向精度；方位引出采用经纬仪或全站仪等相对较为复杂的光学或光电仪器，具有完备的测角或测距能力，可以胜任大多数大地测量和较为特殊的工程测量工作。
主要技术指标定向精度：在53°S-53°N纬度范围内，陀螺罗盘的定向精度（1σ）为5″-30″；定向时间：定向时间不大于为5min-12min不等；重量：8kg-12kg；工作温度范围：-40℃到60℃；适用纬度范围：70°S-70°N。
技术特点陀螺经纬仪产品型谱完备，指标上全面覆盖了低精度、中精度和高精度，工作方式上覆盖了半自动、自动和全自动，使用方式上覆盖了地面和车载等。
该类产品技术状态稳定，已完成型谱化、系列化工作，针对民品行业特点和用户需求进行适当改进后，可很好地满足民用应用需求。
国外代表产品为德国DMT公司的GYROMAT3000陀螺经纬仪，该产品在环境适应能力、可靠度、寻北稳定性以及定向时间等指标上均优于上述产品。
技术水平国内领先适用范围适用于矿山测量、隧道工程、造船、大地测量等领域。
专利状态授权专利2项，受理专利3项技术状态批量生产阶段、成熟应用阶段合作方式产品销售、技术服务、工程承包预期效益陀螺经纬仪作为一种可全天候工作的自主式测量仪器，其性能参数处于国内先进水平，已达到国际同类产品的水平，目前已实现了批量生产。
基于单轴光纤陀螺仪的三位置寻北方法研究黄忠伟
基于单轴光纤陀螺仪的三位置寻北方法研究黄忠伟发布时间：2023-05-14T03:34:04.418Z 来源：《中国科技人才》2023年5期作者：黄忠伟[导读] 光纤陀螺寻北仪与光纤陀螺的测量精度以及光纤陀螺在一个单位值上的取样时间有直接关系。
本文提出一种基于双环单轴光纤陀螺的三位式寻北方案，该方案是基于单环单轴光纤陀螺的双环寻北。
本文首先提出一种新型的单轴双环型光纤陀螺。
其次，以双环单轴光纤陀螺为基础，采用0,90,180度旋转三个方位的寻北法，并给出了该方位的解析。
最后，通过实验来验证本项目提出的理论和方法。
试验证明，与常规的4位单环式单环式陀螺仪2位寻北法和2位正交式单环式陀螺仪2位寻北法相比，该方法的寻北率可提高40.74%、21.95%，在精度、成本等方面均有显著优势。
身份证：33070219831217****摘要：光纤陀螺寻北仪与光纤陀螺的测量精度以及光纤陀螺在一个单位值上的取样时间有直接关系。
本文提出一种基于双环单轴光纤陀螺的三位式寻北方案，该方案是基于单环单轴光纤陀螺的双环寻北。
本文首先提出一种新型的单轴双环型光纤陀螺。
其次，以双环单轴光纤陀螺为基础，采用0,90,180度旋转三个方位的寻北法，并给出了该方位的解析。
最后，通过实验来验证本项目提出的理论和方法。
试验证明，与常规的4位单环式单环式陀螺仪2位寻北法和2位正交式单环式陀螺仪2位寻北法相比，该方法的寻北率可提高40.74%、21.95%，在精度、成本等方面均有显著优势。
关键词：寻北仪；光纤陀螺仪；双环单轴；三位置寻北概述光纤陀螺寻北仪是一种高精度的自主定向惯性导航仪器，通过测量载体不同轴向的地球自转速度，利用该方法进行反演，可以得到较好的结果。
当前，光纤陀螺（以单轴为基础）的寻北算法主要有2个地点寻北、4个地点寻北、多个地点寻北以及旋转调制等。
在此基础上，为提高光纤陀螺的寻北精度提供了一种新的途径。
最直接有效的方法，是增加光纤环的有效面积，即增加光纤环的直径和长度[1]。
陀螺寻北仪原理(精度影响因素及技术参数)
式（18）
式（17）
0.6 0.4 0.2 0 -0.2 0 -0.4 -0.6
误差/度
60
120
180
240
300
360
方位角/度
图8
仿真条件：纬度为 20 度； 在两个采样周期（3 分钟）内的陀螺 x 轴漂移为+0.05，y 轴漂移+0.05; 俯仰角和横滚角分别为 5； 仿真结果见图 9
225
270
315
360
图6 3．3 纬度误差对寻北精度的影响 仿真条件：纬度为 40 度； 纬度误差为：0.1 俯仰角和横滚角分别为 5； 计算公式（17）式。
北京七维航测科技股份有限公司 地址：海淀区西北旺镇永捷南路 2 号院 2 号楼
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Beijing SDi Science&Technology Co.,Ltd.
附录：寻北仪主程序框图 GPS 加电
查询导航计算机
发送 GPS 数据 N
Y
寻 北 仪 加
接收 GPS 数据
给陀螺和加速度计发出启动指令
寻北仪自检
接收导航计算机初始参数
接收 GPS 数据 N 寻北开始？ Y
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地理坐标系： 取东为 Xg 轴的正方向， 北为 Y g 轴的正方向， 铅垂轴向上为 Z 轴的正方向， 原点为寻北仪的质心。 陀螺和加速度计的安装方式见图 1 和图 2
三轴光纤陀螺仪寻北原理
三轴光纤陀螺仪寻北原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊三轴光纤陀螺仪寻北原理。
你说这玩意儿神奇不神奇？就好像是一个超级敏锐的小侦探，能帮我们找到北方那个神秘的方向呢！咱先想想啊，这世界这么大，方向那么多，要是没有个靠谱的工具来指引，那可不得像只无头苍蝇一样乱撞呀！而三轴光纤陀螺仪呢，就像是我们在方向海洋里的灯塔。
它是怎么工作的呢？简单来说，它就像是一个特别厉害的舞者，在空间中不断地旋转、感知。
它里面有那些细细的光纤，就像是舞者的丝带一样，随着它的转动，能敏锐地感受到各种微小的变化。
你说这像不像我们在生活中对各种细节的捕捉呀？就好比我们通过观察身边的点点滴滴来判断事情一样。
三轴光纤陀螺仪也是通过对这些微小的信号的分析，来确定北方在哪里。
你看啊，它可以在各种复杂的环境下工作，不管是热得要命的沙漠，还是冷得刺骨的冰原，它都能稳稳地发挥作用。
这多厉害呀！这不就像是一个坚强的战士，不管遇到什么艰难险阻，都能坚定地向前冲嘛！而且哦，它的精度还特别高。
你想想，如果它指错了方向，那我们岂不是要走冤枉路啦！所以它得特别靠谱，就像我们信任自己最好的朋友一样信任它。
有时候我就想呀，这科技的发展可真是让人惊叹！从以前只能靠着太阳、星星来辨别方向，到现在有了这么先进的三轴光纤陀螺仪。
这就好像我们从走路变成了坐火箭一样，速度那叫一个快呀！咱再回过头来看看这三轴光纤陀螺仪寻北原理，是不是觉得特别有意思呀？它就像是一个隐藏在科技世界里的小秘密，等着我们去探索、去发现。
它就像一个无声的伙伴，默默地为我们指引着方向，让我们在探索世界的道路上不再迷茫。
我们应该好好珍惜这样的科技成果，让它为我们的生活带来更多的便利和惊喜呀！这三轴光纤陀螺仪寻北原理，真的是太神奇、太实用啦！。
索佳GPX陀螺仪与解放军1001陀螺仪的比对
解放军1001工厂系列陀螺仪和GPX陀螺仪各项性能对比
a、转速相关说明：
陀螺敏感部指北力矩取决于陀螺敏感部的结构（重量及重心距陀螺旋转轴的距离等）、陀螺旋转的转动惯量，其中陀螺的转动惯量于陀螺转速有关外，还与陀螺转子的质量大小、旋转半径有关，因此，指北力矩的大小与并非完全取决于陀螺转速。
我们原来的电机为15000转/分钟，但其转子为合金钢材质，升级后，转速降为6000转/分钟，转子改为陀螺专用高比重材料制成，其转动力矩没有减小，但旋转精度有一定提高。
电机转速低轴承摩擦小，有利于保护轴承延长轴承寿命，同时散热少，也有助于提高定向精度。
GP1质量很轻，陀螺仪电机质量肯定小，转速就较高。
b、可靠性说明：
1001工厂系列陀螺仪在部队和地方使用的有300多台套，可靠性高；
GP1陀螺仪和1001工厂系列陀螺仪在精度、自动化程度、寻北时间、定向原理都有较大差异，GP1陀螺仪是上世纪八九十年代的产品，起点较低又缺乏任何更新，使得其性价比较低，而1001工厂系列陀螺仪将会有着巨大的市场前景和应用价值。
c、为什么1001工厂陀螺仪2010年才面市：
1001工厂隶属于总参作战部，是军队保障性企业，其研发、生产的产品主要供应部队，相关技术在一定领域接受管制。
2009年，陀螺仪技术允许民用化，1001厂随即制定了民品市场服务保障机制，2010年系列陀螺仪正式面市。
2011年，1001工厂在原有三款的基础上继续开发三款陀螺仪，分别为：具备国际水平的GyroStation2（3.6“）、HGK15 N 防爆型（15“）、HGS30（30“），同年6月面市，以满足各方市场需求。
陀螺全站仪-防灾科技学院
在灾害发生后，陀螺全站仪能够快速、准确地确定灾区位置，为救援队伍提供 导航和定位服务，提高救援效率。
灾后恢复与重建
灾损评估
陀螺全站仪可以对灾区进行详细的地质勘查和评估，为灾后恢复和重建提供科学 依据和技术支持。
规划设计
基于陀螺全站仪的测量数据，可以制定合理的重建规划，优化重建方案，提高重 建效率和质量。
防灾科技学院将加强与相关企业和研究 机构的合作，共同推动陀螺全站仪技术 的研发和应用，促进科技成果的转化和
推广。
随着陀螺全站仪技术的不断发展，防灾 科技学院将继续发挥自身优势，为我国 防灾减灾事业的发展做出更大的贡献。
CHAPTER 05
案例分析
某次地震中陀螺全站仪的应用
陀螺全站仪在地震监测中发挥了重要作用，通过高精度测量和数据处理， 为地震预警和灾后救援提供了准确的数据支持。
学院在地震工程、地质工程、气 象工程等领域的研究中广泛应用 陀螺全站仪，以提高测量精度和
数据处理能力。
学院师生通过实践操作和科学研 究，不断探索陀螺全站仪在防灾
减灾领域的应用前景和潜力。
学院陀螺全站仪研究成果
学院在陀螺全站仪的研发和应用方面 取得了一系列重要成果，为我国防灾 减灾事业的发展做出了积极贡献。
单击此处添加正文，文字是您思想的提一一二三四五 六七八九一二三四五六七八九一二三四五六七八九文 ，单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了最 终呈现发布的良好效果单击此4*25}
在某次洪水灾害中，陀螺全站仪被用于监测河流的水 位变化和流速，为预警和疏散提供了及时的信息支持 。
THANKS
[ 感谢观看 ]
特点
具有高精度、快速定向、自动化 程度高等优点，广泛应用于各种 测量领域。
陀螺经纬测量原理及观测方法
陀螺经纬仪是由经纬仪、上架式陀螺仪、陀螺电源及仪器三脚架等组成。
图示为DJ6-T60型陀螺经纬仪。
使用陀螺经纬仪定向是利用陀螺仪本身的特性(如定轴性和进动性)及地球自转的影响来达到寻北的目的。
在地球南北纬度75°范围内，不受地形条件、气候条件及外界磁场的影响，无论白天和夜间都能测出测站点的真北来。
所测的方位角就是天文方位角。
一、陀螺仪与陀螺电源上图示陀螺的核心是由陀螺马达1装在密封的陀螺房2中，通过悬挂柱3由悬挂带4悬挂起来，用三根导流丝5给陀螺马达供电，在悬挂柱3上装有带光标和物镜的镜管6,它们共同构成陀螺灵敏部。
光标经照明后通过物镜成像在目镜分划板7上，光标像在目镜视场内的摆动反映了陀螺灵敏部的摆动。
图中8表示锁紧限幅机构，拧动仪器外部操作手轮，由凸轮9带动锁紧限幅机构的升降，从而使陀螺灵敏部托起（锁紧）和下放（摆动）。
仪器外壳内壁装有磁屏蔽罩10,用来防止外界磁场的干扰。
陀螺仪和经纬仪部分的连接靠经纬仪上部桥形支架11及螺纹压环12压紧来实现，两者连接的稳定性是通过桥形支架顶部三个球形顶尖插入陀螺仪底部三条向心“V”形槽来达到强制归心。
陀螺电源是一个直流的晶体管电子设备，总体分为两层。
下层是蓄电池箱，内装两组镣镉密封蓄电池，并联使用，端部装有输出插座。
上层是逆变器，使用时由专用导线和蓄电池箱连接，逆变器面板上设有操作指示机构。
二、观测方法（一）粗定向在待定测站上安置陀螺经纬仪，望远镜在盘左位置，并大致对向北方，先进行粗定向。
1.两个逆转点法起动陀螺，当电源逆变器电压为36V时，陀螺达到额定转速。
旋转陀螺仪操作手轮，下放陀螺灵敏部，松开经纬仪水平制动螺旋，用手转动照准部进行跟踪。
所谓跟踪，就是通过陀螺仪目镜观察，使视场上移动着的光标像与分划板的零刻线随时重合，当接近逆转点时，光标移动速度慢下来，此时制动照准部，用水平微动螺旋继续跟踪，直达逆转点时读出水平度盘读数u1'。
松开制动螺旋，继续向反向跟踪，直达另一逆转点，读出u2’。
GYRO2X陀螺仪和TJ900陀螺仪性能等对比
备注：
使用实例：
1.亚洲第二大铜矿井下1200米处成功贯通测量合影
2、索佳陀螺仪在东川集团井下平面控制复测及井下贯通工程中应用
科技一等奖
3、GYRO2X自动陀螺仪在川煤集团攀枝花矿业应用与5号新井井下贯通工程，经受复杂环境考验。
工程成果以论文方式刊登在：四川测绘杂志上。
雨天观测
夜间观测
4、索佳陀螺全站仪在紫金矿业应用，经受高温环境考验。
先后索佳陀螺全站仪被应用于北京、上海、天津的地铁建设，并被广泛应用于隧道施工
GYR02X采用先进的高精度图像处理系统解决人为观测中的人为误差，是测量的精度更高，操作更简单。
TJ9000是由天津707军工研究所出产，产品的规模化受到局限，民用化不高。
精度指标生产加工精密程度限制，仪器的精度、稳定性、自动化程度无法和GYR02X相比。
中天测量法利用陀螺的进动，观测光标在刻度上的读
数而得出真北结果。
和逆转点测量法不同，中天测量法不需要转动全站仪。
使用这两种方法测量时，由于陀螺的进动，光标都
会左右移动。
中天测量法观测到的摆幅就是介于摆动
尽头和零刻度之间的距离，摆动的周期就是第一次过
零点和第二次过零点之间所需的时间。
摆幅和周期是
计算真北所必须的参数（见图6）。
2023年光纤陀螺仪行业市场调查报告
2023年光纤陀螺仪行业市场调查报告光纤陀螺仪是一种基于光纤技术和马赫曾德干涉原理制作的陀螺仪，其主要功能是测量物体的角度和转速。
光纤陀螺仪具有高精度、高稳定性和长寿命等特点，广泛应用于航天、导航、地震监测、航海、无人机等领域。
光纤陀螺仪行业市场调查显示，随着科技的不断发展和市场需求的增加，光纤陀螺仪市场规模不断扩大并呈现稳定增长态势。
以下是关于光纤陀螺仪行业市场调查的报告：一、市场规模和增长趋势光纤陀螺仪市场规模从2015年到2019年保持了稳步增长，总体市场规模达到了XX 亿元。
预计未来几年光纤陀螺仪市场仍将保持较稳定的增长趋势。
这主要受到航天、导航、地震监测、航海、无人机等领域需求的增加以及技术的不断创新影响。
二、市场应用1.航天领域：光纤陀螺仪在航天领域中被广泛应用于导航系统和定位系统，如卫星定位、空间朝向和姿态测量等。
2.导航领域：光纤陀螺仪在汽车、飞机、火车等交通工具的导航和定位系统中起到重要作用，可以提供精确的定位服务。
3.地震监测领域：光纤陀螺仪能够测量地震发生时的地震波传播速度和方向，对地震监测和预测具有重要意义。
4.航海领域：光纤陀螺仪广泛应用于海洋导航和定位系统，如船舶定位、航向和姿态测量等。
5.无人机领域：光纤陀螺仪是无人机导航和姿态控制系统的重要组成部分，可以实现无人机稳定飞行和准确定位。
三、竞争格局光纤陀螺仪市场竞争激烈，主要厂商包括霍尼韦尔、北方工业公司、安川科技、西安光学精密机械研究所等。
这些厂商在技术研发、产品质量、市场推广等方面都有一定优势。
四、市场发展趋势1.技术创新：随着科技的不断进步，光纤陀螺仪的技术也在不断创新。
未来，光纤陀螺仪将更加注重提高精度、降低成本和体积。
2.应用扩展：光纤陀螺仪的应用领域将进一步扩展，尤其是在无人驾驶、虚拟现实、增强现实等新兴领域中。
3.市场竞争加剧：随着市场规模的扩大，光纤陀螺仪市场竞争也将加剧，厂商将加大研发力度，不断提高产品质量和性能。
k8陀螺仪 参数
k8陀螺仪参数摘要：1.K8陀螺仪简介2.K8陀螺仪的主要参数3.K8陀螺仪的应用领域4.K8陀螺仪的优缺点分析5.购买建议正文：随着科技的发展，陀螺仪在各种领域得到了广泛应用。
其中，K8陀螺仪以其出色的性能赢得了众多用户的喜爱。
本文将对K8陀螺仪的参数、应用领域、优缺点进行分析，并为大家提供购买建议。
一、K8陀螺仪简介K8陀螺仪是一款高精度、高稳定性的陀螺测量设备，由我国知名企业研发生产。
其主要应用于航空、航天、军事、航海等领域，为各类载体提供精确的角速度测量数据。
二、K8陀螺仪的主要参数1.角速度测量范围：±2000°/s2.角速度测量精度：0.01°/s3.工作温度范围：-40℃~+85℃4.供电电压：3.3V-5V5.尺寸：Φ40mm × 120mm三、K8陀螺仪的应用领域1.航空航天：飞行器控制系统、姿态测量与控制2.军事：导弹导航、舰船姿态控制、装甲车辆稳定系统3.工业自动化：机器人导航与控制、风力发电机组控制系统4.交通运输：汽车稳定控制系统、高铁自动驾驶系统5.仪器仪表：地震仪、气象仪、测绘仪器等四、K8陀螺仪的优缺点分析优点：1.高精度：K8陀螺仪具有较高的角速度测量精度，能满足大部分应用场景的需求。
2.高稳定性：在恶劣环境下，K8陀螺仪仍能保持稳定的工作性能。
3.宽工作温度范围：K8陀螺仪在-40℃至+85℃的温度范围内均可正常工作。
4.小巧轻便：K8陀螺仪尺寸适中，便于安装和使用。
缺点：1.价格较高：相较于其他型号的陀螺仪，K8陀螺仪的价格较高。
2.对电源要求较高：K8陀螺仪需要稳定的供电电压，电源波动较大时会影响其性能。
五、购买建议1.如果您对角速度测量精度要求较高，且预算充足，K8陀螺仪是一个不错的选择。
2.如果您的工作环境温度波动较大，请确保选用具备宽工作温度范围的陀螺仪。
3.在购买前，详细了解K8陀螺仪的性能参数，确保其能满足您的实际需求。
工程测量概论-孙现申21陀螺经纬仪及其寻北原理-2h
陀螺经纬仪概述
陀螺经纬仪发展
•陀螺经纬仪的发展方向是高精度、可靠、快速与轻便。
•在高精度定向方面,除了在数据处理中研究更精确的数学模 型外,更实质的问题是提高陀螺转子的稳定度和可靠性。
•定向速度的提高,可采用的措施是实现数据采集的自动化 (和高密度)以及数据处理的自动化,但更有效的途径是缩短 陀螺仪的进动周期。
TA0
cos
TA0 2π
H
M GE
摆式陀螺寻北原理
•摆式陀螺仪的运动方程
同理可得 与上式合并
0
( m ax
0 ) cos
2π TA
(t
t0 )
2
A
m
ax
0
0
2
1
子午面
A
max
西
水平面
摆式陀螺轴的进动轨迹
0
东
摆式陀螺仪寻北原理
内容回顾
陀螺仪基本特性
Mx
Jx
dx
dt
y H z
zH y
dH M dt
摆式陀螺寻北原理
•陀螺仪的基本特性 dH M 当M // H时， dt
dH M dt
也即
J d M
dt
刚体的转动规律
当M H 时，M不影响H的大小，而是改变其方向。
(ωP dt) H dH
ωP
H
dH dt
ωP H M
M HP J P
H dH
ωP
Pdt
dH
H
进动角速度ωP 之定义
)
d2
dt 2
HE
cos
sin
摆式陀螺寻北原理
•摆式陀螺仪的运动方程
使sin=
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注：各家所有产品技术指标均按原厂发布为准，部分参考业内使用者实际反映情况（●=不详▼=缺点★=比对占优）
陀螺仪型号
GTA1800
GyroStation2
HGG05
HGK15
YBL24（HGK15N）
HGT07
HGS30
AGT-3
GT3-3
TJ9000
⑤市场占有率和实际客户名录（涉及个别厂家的虚假宣传，考察市场应用和认可度才是硬道理）
⑥生产厂家的服务能力（后期服务不到位会很麻烦）
2、所谓陀螺仪原理：
当下，陀螺仪技术越来越多的应用于民用，很多原来严格保密的军工单位也纷纷走上军民两用的道路来支持国内建设发展，国外也有进口产品看中中国市场。目前国外最好的陀螺仪当属德国，其应用主流陀螺仪原理：积分法，也是当下国际上最成熟、最稳定的原理，毕竟陀螺仪各厂家竞赛的是精度，尤其是在高精度的竞赛中，要求仪器自身必须稳定，笔者认为“稳定压倒一切”，很多人在选择陀螺仪时容易忽视原理，今后当将此项技术指标纳入视线审核；
5、陀螺转速说明：
陀螺敏感部指北力矩取决于陀螺敏感部的结构（重量及重心距陀螺旋转轴的距离等）、陀螺旋转的转动惯量，其中陀螺的转动惯量于陀螺转速有关外，还与陀螺转子的质量大小、旋转半径、悬丝长度有关，因此，指北力矩的大小与并非完全取决于陀螺转速。电机为15000转/分钟或以上，其转子为合金钢材质，转速为6000转/分钟，转子一般为陀螺专用高比重材料，6000转/分钟后，转动力矩没有减小，但旋转精度有一定提高。电机转速低轴承摩擦小，有利于保护轴承延长轴承寿命，同时散热少，也有助于提高定向精度。上置式陀螺仪（例如苏一光和索佳）质量很轻，陀螺仪电机小，还必须要保证陀螺转动惯量，所以转速就较高，使得转速高恰恰成为了一个缺点。
储存温度
●不详
-40°~+50°
-40°~+50°
工作纬度
75°
75°S~75°N
精密对中方式
▼无
★激光对中
▼垂球对中
▼无
激光对中+垂球对中
陀螺架置模式
▼陀螺上置式
★陀螺下置式
▼陀螺上置式
★陀螺下置式
电池使用时间
＜5h
★15h
12h
●不详
●不详
方位引出装置
▼仅可配苏一光自产全站仪
★可配置市场上所有绝对编码的全站仪或经纬仪，新旧均可
GPX
GYROX
BTJ-15
BTJ-8
BTJ-5
备注
成产厂家
苏州一光
中国人民解放军第1001工厂
中船707所
日本索佳
航天科技公司一院15所
厂家所属部门
/机关/公司
苏州一光
中国人民解放军总参谋部作战部
中国船舶工业
日本株式会社
航天科技公司
定向精度
15〞
★3.6〞
★≤5〞
≤15〞
≤15〞
★≤7〞
≤20〞/cosΦ
4、所谓对称测时法：
目前，市场上有陀螺仪属于“一个系列，却有多种精度”，这种陀螺仪测量原理叫做“对称测时法”，
一种陀螺定向的对称测时方法，其特征是，它按扣下方式完成陀螺定向的测量：（１）选择陀螺分划板上以零刻划为对称轴的三条分划线＋Ｋ，０，－Ｋ进行测时，其计算公式为： ａｔ↑［１］＝ａｒｃｔｇ（ｓｉｎａｔ↓［１］－２ｓｉｎａｔ↓［２］＋ｓｉｎａｔ↓［３］／ｃｏｓａｔ↓［１］－２ｃｏｓａｔ↓［１］＋ｃｏｓａｔ↓［１］） Ａ＝－Ｋ／（ｓｉｎ（ａｔ↓［０］－ａｔ↓［２］）＋ｓｉｎ（ａｔ↓［１］－ａｔ↓［０］） 令Ｇ＝ｓｉｎ（ａｔ↓［０］－ａｔ↓［２］）＋ｓｉｎ（ａｔ↓［１］－ａｔ↓［０］）则 Ａ＝－（Ｋ／Ｇ） Ｂ＝Ｋ·［１＋ｓｉｎ（ａｔ↓［１］－ａｔ↓［０］／Ｇ］ 其中，ａ＝２π／Ｔ Ｂ——陀螺轴摆动平衡位置的分划板读数； ｔ↓［０］——陀螺轴通过摆动平衡位置的时间； Ａ——陀螺摆幅； Ｔ——陀螺自摆周期； ｔ↓［１］，ｔ↓［２］，ｔ↓［３］为陀螺轴摆动到某一位置的时间； （２）将测到的时间点，由６点快测法模式或９点快测法模式，求出６组成或１６组陀螺北方向值。
只可配备苏光、西光、南方
经纬仪、全站仪
▼仅可配
索佳自产全站仪
可配备部分品牌经纬仪、全站仪
市场份额
约8%
★约45%
约17%
约30%
约10%
评分
各家评分
63分
91分
82分
69分
77分
性价比分
71分
92分
79分
66分
71分
系列齐全程度分
50分
99分
80分
75分
80分
陀螺仪
鉴别常识
1、所谓自动：
现在，很多厂家或经销商在全自动陀螺仪纷纷问世后，担心自己的产品跟不上技术的发展，于是给自己的半自动仪器取一个非常贴近自动化的名字，可是又不敢标为“全自动”，只好叫“自动”，也好向全自动陀螺仪的队伍靠拢，不致很快被淘汰出局。笔者对这一现象不置可否，只是教给大家一个简单的识别方法，就是看该陀螺仪的结构组成中有没有目镜部分或手轮部分，如果有目镜或手轮，就表示还需要人工限幅（人力限制陀螺摆幅）及其它观测，那自然就不能叫全自动了，因为现在的全自动陀螺仪整个测量过程中是不需要任何人为干预和操作的；
否
否
否
否
★是（取得防爆证书
和煤安证书）
否
否
否
否
否
否
否
否
否
否
启动时间
▼120s
★40s
60s
60s
60s
60s
60s
●不详
●不详
●不详
工作原理
▼对称测时法
★积分法
逆转点法
▼阻尼
跟踪法
拟合法+
改化时差法
拟合法+
改化时差法
逆转点法
▼阻尼
跟踪法
▼阻尼
跟踪法
▼阻尼
跟踪法
工作温度
-20°~+50°
●不详
-20°（-40°）~+50°
6、所谓进பைடு நூலகம்：
在常规测量仪器领域，进口的仪器确实比国内的要好，但是陀螺仪属于各国敏感产品，因为该仪器属于军民两用型产品，军事上可直接应用于导弹定向，所以，国外不会出口高端设备给中国，日本长期用中低端陀螺仪出口中国，价钱相对较高，只是戴了一顶“进口”的帽子，性价比其实比较差。在国内技术实力上升、军品解禁进入民品市场的大条件下，我国尤其是军方自主的仪器设备拥有更尖端的技术。
12〞
10〞
20〞
20〞
15〞
15〞
8〞
★5〞
定向时间
＞40min
≤10min
≤12min
★≤9min
★≤9min
≤20min
≤20min
≤10min
≤15min
≤15min
＞30min
＞19min
10min
12min
12min
工作模式
▼半自动
★全自动（一键式操作）
▼半自动
全自动
▼半自动
全自动
安全防爆
3、所谓筛选法：
陀螺仪的行业标准中，5〞、15〞、20〞为精度标校基准，5〞以上精度可依据自身仪器情况具体、单独标校。但是我们在现在的市场上很容易看到非标准的精度指标，例如：8〞、10〞、12〞、14〞，这其实表示了厂家的生产方式为“筛选法”，即，从生产线上下来的产品，工人对其逐台测量，即测精度是多少，就标校多少，没有审慎的对待精度标准，也对后期的精度长期保证和稳定性造成了不良影响。
7、建议在选择陀螺仪是考虑的要素（按必要性排列）：
①设计和寻北原理。（涉及稳定性和寿命）
②精度和工作时间。（涉及工程难度和方便快捷）
③自动化程度。尤其注意避开厂家引导性宣传，判断其是否真是“全”自动（涉及测量结果准确度、方便、快捷）
④价格。建议不直接比较价格，最好是看看性价比（涉及一次性投资的后期获益能力）