[01703609]精密磁悬浮陀螺全站测量系统关键技术与应用

精密磁悬浮陀螺全站测量系统是一种将陀螺仪与全站仪集成连接于一体通过敏感地球自转测量真北方位的敏感型定向仪器,它的研制是测绘科学技术学科中的前沿科研课题,在国防测绘保障和关乎国民经济发展命脉的能源、交通及地下基础设施建设领域发挥着不可替代的作用。然而,我国当前高精度陀螺全站测量系统的研制技术与研究进展远远滞后于工程建设需要,国外对该技术实施封锁禁运,而传统基于悬挂带支承技术的系统结构和技术模式对于提升陀螺全站测量系统精度及综合性能的空间已经非常有限。引入新的技术体系进行系统构建,研制具有我国独立自主知识产权的高精度陀螺全站仪,实现关键技术的突破和工程应用是当前我国测绘领域面临的一项重大技术挑战。 长安大学测绘与空间信息研究所与中国航天科技集团第十六研究所经过多年联合攻关,摒弃了传统悬挂带支承技术模式,基于磁悬浮支承技术和现代系统控制理论,建立了陀螺全站仪系统构建、综合集成、自动化测控、环境适应性及性能评测为一体的技术方法体系;在国际上首次将磁悬浮支承体系、无接触式光电力矩反馈技术、多位置寻北以及双位置回转等一系列先进技术创造性的成功应用于磁悬浮陀螺全站仪的系统开发中,实现了重大技术突破;并完成了《隧道贯通误差预计控制与仿真系统》,实现了贯通测量的动态模拟计算功能和自动测控。 该项目研制的国内首台面向测量工程应用的高精度磁悬浮陀螺全站测量系统,一次定向中误差优于5.0″,定向时间为8分钟,主要性能指标达到或者优于国际同类产品,满足高精度测量工程应用环境要求。该系统已成功应用于厦门海底隧道、广深港客运专线隧道、引汉济渭深埋超长隧道、兰渝铁路西秦岭长大隧道等四十余项国家重大工程,取得了良好的技术效益和应用效果。 与此同,根据已构建的磁悬浮陀螺惯导体系设计及陀螺敏感地球自转基本原理,分析研究了基于陀螺惯导技术监测地球自转参数变化的理论方法,实验研究结果表明：与现有的VLBI等大规模低空联测的方法相比,基于陀螺惯导技术测量地球自转参数的方法具有很好的独立性与实时性,且相对测量成本较低,随着惯性测量精度的提高,能够为地学科学研究以及深空探测技术的发展提供丰富详实的基础数据信息。 该项技术及产品的研制成功,打破了国外对我国高精度陀螺全站测量系统的技术垄断,填补了国内该领域的空白,总体技术达到国际先进水平。对于发展我国高精度陀螺全站仪及其相关技术,满足经济建设和国防建设的需要具有重要的意义和推广价值。基于惯性测量原理建立了测定地球自转参数（ERP）的关键技术与方法体系,为今后深入研究惯性技术测定ERP及深空探测提出了一种解决思路。