一种基于陀螺全站仪－激光标靶的盾构机自动导向系统的在线标定方法

摘要

本发明涉及一种基于陀螺全站仪－激光标靶的盾构机自动导向系统的在线标定方法，其特征是在盾构机掘进过程中，利用激光全站仪跟踪激光标靶下部的棱镜，测量捷联式陀螺寻北仪的水平方位角变化，同时利用陀螺寻北仪中的两个加速度计计算陀螺寻北仪的俯仰角和横滚角，然后利用这三个精确测量得到的姿态角计算出捷联式陀螺寻北仪无法测量的Z轴角速度，再与陀螺测量的X和Y轴角速度组合，即可进行捷联姿态解算，最后将三个精确测量得到的姿态角作为观测量，采用卡尔曼滤波器在线估计陀螺漂移，并在系统中进行补偿。本发明具有在线消除陀螺漂移误差的优点，可用于提高自动导向系统的导向精度。

主权项

1、一种基于陀螺全站仪-激光标靶的盾构机自动导向系统的在线标定方法，其特征在于包括下列步骤：(1)捷联式陀螺寻北仪进行初始对准，确定捷联式陀螺寻北仪的初始水平方位角_0、初始俯仰角θ0和初始横滚角γ0；(2)具有自动锁定目标功能的激光全站仪发射激光到激光标靶下部的反射棱镜，然后自动锁定激光标靶下部的反射棱镜，并连续地测量捷联式陀螺寻北仪的水平方位角_，测量结果用符号_l表示；(3)捷联式陀螺寻北仪进入捷联姿态解算状态，利用步骤(1)计算得到的初始水平方位角_0、初始俯仰角θ0和初始横滚角γ0初始化捷联姿态解算状态，然后根据陀螺寻北仪中陀螺的输出实时连续解算捷联式陀螺寻北仪的水平方位角_、俯仰角θ和横滚角γ；(4)采用捷联式陀螺寻北仪中的两个加速度的输出计算出俯仰角θ和横滚角γ，计算结果用θa和γa表示；(5)将步骤(3)计算得到的_、θ和γ分别与步骤(2)计算得到的_l、步骤(4)计算得到的θa和γa相减，然后将_-_l、θ-θa和γ-γa作为观测量，采用卡尔曼滤波器在线估计陀螺漂移，并在捷联式陀螺寻北仪中进行补偿。