全断面掘进机光纤陀螺捷联寻北系统

朱文博，刘 宇，陈根林



全断面掘进机光纤陀螺捷联寻北系统

朱文博1，刘 宇1，陈根林2

( 1. 上海理工大学机械工程学院，上海 200093；2.中国煤炭科工集团上海有限公司，上海 200030 )

提出一种采用光纤陀螺捷联寻北系统来获得全断面掘进机机头方位角的方法，有效避免激光导向系统因机内不通视和粉尘烟雾等因素影响测量精度的问题。获取陀螺仪输出的地球自转角速度水平分量以及机载倾角仪输出的俯仰角与滚动角，通过坐标旋转变换进行陀螺敏感轴倾斜误差补偿，并利用地球自转角速度在载体坐标系各轴的分量构造公式消除纬度值，采用四位置寻北法计算出掘进机机头方位角。将系统安装于全断面掘进机中进行实验，得到寻北精度为0.07°，满足隧道施工要求。

导航设备；全断面掘进机；光纤陀螺；捷联寻北系统；四位置算法

0 引 言

为了保证全断面掘进机机头刀盘能按照设计线路推进，需要及时显示掘进机姿态，计算出与隧道中心线的偏差[1]。掘进机姿态通过方位角、俯仰角和滚动角来确定，通常俯仰角和滚动角由双轴倾角仪进行测量[2]，方位角的测量相对是个难题。目前国内外隧道施工中广泛应用激光导向系统，其分类主要以掘进机上固定测点不同而分为两类：一种是采用布置在掘进机上一定距离的三个棱镜[3]；另一种是在掘进机中部安装带有传感器的接收靶和一个棱镜，全站仪对电子标靶进行测量定位，同时为掘进机水平角的测量提供测量激光[4]。……