1、尋北儀的方位引出方法陀螺尋北儀的尋北測量結(jié)果需要傳遞給使用者,這就需要解決尋北方位引出問題。早期的擺式-液浮的和吊絲式尋北儀-都與經(jīng)緯儀相連，以經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡光軸為尋北方位輸出。理論上講，尋北方位輸出應(yīng)該以敏感地速水平分量的陀螺敏感軸為尋北方位輸出軸，但是由于理論上的陀螺敏感軸難以直接觀測或者引出不便因此通常以陀螺的安裝基面或通過標(biāo)定,將敏感軸傳遞到尋北儀的某個固定軸線例如經(jīng)緯儀的水平光軸或者某個固定垂直基面的法線作為尋北結(jié)果的輸出軸。根據(jù)使用方法的不同采用不同的引出方法，此時需要考慮的是：標(biāo)定和引出方便、易于檢測和常數(shù)標(biāo)定、與理論敏感軸之間的關(guān)系穩(wěn)定、使用過程中易于保護(hù)等。1.車載尋北儀車體本

2、身是機(jī)動的但是車載尋北儀是直接安裝在車上的，尋北儀的尋北測量結(jié)果需要傳遞給車載導(dǎo)航儀或者車載雷達(dá)、火炮、火箭發(fā)射裝置等，因此通常是以尋北儀外殼的側(cè)向安裝基面（法線）與車載導(dǎo)航儀建立固定的關(guān)系，經(jīng)過標(biāo)定測量來確定兩者之間的固定安裝角。為了防止傳遞關(guān)系的變化需要定期檢測。見圖1自尋北航向儀是具有自尋北功能的慣性航向保持裝置其航向儀的水平安裝基面既是航向儀的輸出基面也是尋北結(jié)果的輸出基面。2擺式（吊絲）陀螺尋北儀2.1. 普通吊絲式尋北儀最初的擺式陀螺尋北儀MW10為半液浮的寶石軸承定位，相當(dāng)于質(zhì)心下移的懸浮式自由陀螺。陀螺房上安裝的側(cè)向平面鏡其法線大致平行于陀螺H軸。大約在1975年德國研制出上掛

3、擺式（陀螺敏感部安裝在經(jīng)緯儀之上）吊絲式陀螺經(jīng)緯儀，簡稱為吊絲式陀螺經(jīng)緯儀，這是擺式陀螺尋北儀發(fā)展的一個里程碑。后來出現(xiàn)下掛式，而上掛式被淘汰。這些尋北儀與普通經(jīng)緯儀連接在一起，稱為陀螺經(jīng)緯儀。通過標(biāo)定，將陀螺H軸與經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡光軸建立穩(wěn)定的方位角關(guān)系，將其尋北結(jié)果從經(jīng)緯儀傳遞出去。見圖22.2. 美國ALINE陀螺尋北儀（陀螺經(jīng)緯儀）ALINE尋北儀的方位引出方法是在方位跟蹤轉(zhuǎn)臺上固定一片傾斜45°的平面鏡，其法線的水平投影即為尋北方位引出線。轉(zhuǎn)臺上的小型準(zhǔn)直經(jīng)緯儀向下俯45°來準(zhǔn)直平面鏡即完成尋北方位向經(jīng)緯儀光軸的傳遞。經(jīng)緯儀仰角45°回到水平位置再向用戶傳遞

4、。見圖3此時望遠(yuǎn)鏡的俯仰偏差被帶入了，為此需要計入經(jīng)緯儀的俯仰偏差。由于每次方位引出都需要經(jīng)緯儀重新準(zhǔn)直傾斜平面鏡因此，經(jīng)緯儀可以臨時安置在轉(zhuǎn)臺上。ALINE和下面的MARCS尋北儀中的陀螺房擺動傳感器都是感應(yīng)式的而不是光學(xué)的。2.3. 美國MARCS高精度吊絲式尋北儀MARCS髙精度尋北儀是世界最髙精度的吊絲式尋北儀（2級），作為野戰(zhàn)條件下校正普通尋北儀的方位基準(zhǔn)。其方位轉(zhuǎn)臺上沒有安裝經(jīng)緯儀因此不能稱為陀螺經(jīng)緯儀。它的方位引出方法是：在方位跟蹤轉(zhuǎn)臺上安裝一個直角棱鏡，其法線即為尋北方位引出線。用戶通過準(zhǔn)直這個直角棱鏡得到尋北方位。由于減少了一些方位傳遞環(huán)節(jié)因此具有更髙的穩(wěn)定性。其實，就經(jīng)緯儀

5、本身來說，從底部的安裝面到上部的經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡之間以及度盤與上下回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之間并非固定的整體結(jié)構(gòu)其中就有回轉(zhuǎn)（也可以說是方位傳遞）機(jī)構(gòu)。見圖4另外，與普通陀螺經(jīng)緯儀相比，因為沒有上部的經(jīng)緯儀，使尋北儀的整體質(zhì)心大大的向下移動了因此也大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.四位陀螺羅盤的尋北方位引出方法以上幾種尋北儀都是通過與已知北向基準(zhǔn)進(jìn)行比對完成所謂的常數(shù)標(biāo)定將陀螺尋北軸間接的轉(zhuǎn)移的尋北儀的某個輸出基面?？紤]到陀螺漂移，各安裝誤差和安裝基面的穩(wěn)定性以及多次傳遞誤差等等造成儀器常數(shù)不穩(wěn)定，因此需要定期或者不定期進(jìn)行校準(zhǔn)。而美國四位陀螺羅盤屬于半固定式尋北儀,其尋北方位引出方法是一種最理想的方位引出方法。這里，

6、陀螺被安裝在水平翻轉(zhuǎn)軸上，軸的兩端安裝有平面鏡，其法線基本平行于水平翻轉(zhuǎn)軸。在每次尋北采樣完成之后，水平軸要翻轉(zhuǎn)180°進(jìn)行第二次采樣測量。簡單的翻轉(zhuǎn)之后的第二次采樣與前次采樣相減，將陀螺“常值漂移”，軸側(cè)鏡法線與水平軸之間的平行差以及各種安裝誤差全部對消從而成為具有絕對尋北測量功能的尋北儀。采用四位尋北采樣還可以消除其他一些誤差。見圖54擺式陀螺尋北儀H直接引出的設(shè)想嚴(yán)格說，擺式陀螺尋北儀在忽略了陀螺房懸?guī)ち屯獠扛蓴_轉(zhuǎn)矩，例如磁場干擾，干擾氣流的條件下，陀螺的理論H軸將對稱天文北做方位擺動，在有速度阻尼條件下擺動衰減的零位處于子午面內(nèi)，在赤道處，H軸平行地軸，在其他緯度條件下，

7、H軸存在俯仰角但是其水平面投影就是當(dāng)?shù)氐恼姹狈较?，此時只要我們設(shè)法將H軸方位直接引出來我們就可以得到真北方位，完成絕對尋北。那么如何將理論H軸引出呢？本人提出如下設(shè)想：在陀螺H軸一端安裝一個平面鏡，盡可能使其法線平行于H軸?？紤]到陀螺馬達(dá)軸承的精度，馬達(dá)軸的軸線并非理論H軸。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時側(cè)向平面鏡法線在水平面的投影并非時理論上的一個點而是一個不規(guī)則的“橢圓”。此外，在尋北運動過程中，H軸存在俯仰角，形成上下移動的橢圓，如果將這不規(guī)則橢圓上畫一條垂線將橢圓分割成左右面積相等的兩半那么這條垂直平分線即可作為理論上的H方位引出線。此時目視準(zhǔn)直陀螺軸平面鏡的返回圖像不會是一個十字線可能是一個不規(guī)則的

8、模糊橢圓，我們將目視鏡的固定十字線與橢圓的垂直平分線的豎線對準(zhǔn)應(yīng)該就完成了吊絲式尋北儀的絕對尋北。圖1車載尋北儀的尋北方位引出9圖2普通擺式（吊絲式）陀螺尋北儀的方位引出吊絲方位跟著轉(zhuǎn)臺可隨時取下的小型經(jīng)緯儀固定在轉(zhuǎn)臺上的傾斜平面鏡陀螺房固定在方位轉(zhuǎn)臺上的懸?guī)A圖3美國ALINE（吊絲式）尋北儀的尋北方位引出方位轉(zhuǎn)軸浮子陀螺水平翻滾軸絕對方位輸出平面鏡陀螺H軸方向圖5具有絕對尋北功能的四位陀陀螺房平面鏡上懸?guī)A準(zhǔn)直平行光源->代替H軸的平面鏡法線透鏡H軸平面鏡固定在方位轉(zhuǎn)臺上的H軸方位引出光路陀螺轉(zhuǎn)子圖6吊絲式陀螺尋北儀H的方位引出LA,<lL；j0r/.D-Jtr-：T|W魁nhltU.iHCiFfiTV'bIit>：J-ul1F；IKi3nlJUkCh：>feFFHMfCVL1二匚皿口CDILFnhlitillUZfe'-MrJncnrEjMCfllL亡i：,-：/.'：Lirsj.：:h7l出3C