導(dǎo)語(yǔ)：慣性導(dǎo)航技術(shù)及產(chǎn)品屬于典型軍轉(zhuǎn)民高科技技術(shù)產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于航空、航海、礦山、鐵路等領(lǐng)域。本期轉(zhuǎn)化果平臺(tái)推薦的《煤礦智能化核心技術(shù)產(chǎn)品及解決方案——慣導(dǎo)產(chǎn)品及掘進(jìn)智能化整體改造方案》，介紹了某公司煤礦用掘進(jìn)機(jī)、連采機(jī)、掘錨機(jī)、梭車、綜采設(shè)備等五款導(dǎo)航定位產(chǎn)品，連采工作面、掘錨工作面智能化改造方案，BVINS-01高精度光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)、BVINS-21中精度光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)、BVINS-61 MEMS組合導(dǎo)航系統(tǒng)、BVINS-J礦用防爆慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等四款慣性導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品，F(xiàn)70、F98、F120等三款光纖陀螺產(chǎn)品。歡迎大家來(lái)電垂詢：400-1817-969！
一、煤礦用導(dǎo)航定位產(chǎn)品隨著煤炭開(kāi)采深度和巷道掘進(jìn)量越來(lái)越大，掘進(jìn)工作面冒頂、突水 瓦斯爆炸等災(zāi)害現(xiàn)象也越來(lái)越嚴(yán)重。同時(shí)，掘進(jìn)巷道高溫、高濕、高噪音及高濃度粉塵的惡劣環(huán)境極大地威脅著井下工人的身體健康和生命安全。采掘設(shè)備的自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)之一，同時(shí)也是推動(dòng)采煤機(jī)自動(dòng)化與智能化進(jìn)程的核心基石。
1.1 掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)航定位產(chǎn)品
功能簡(jiǎn)介：掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)航定位系統(tǒng)由激光導(dǎo)引裝置和掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量裝置兩部分構(gòu)成，結(jié)合激光導(dǎo)引裝置提供的靶標(biāo)上特征點(diǎn)的坐標(biāo)信息，采用組合導(dǎo)航算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)機(jī)的位置測(cè)量和姿態(tài)測(cè)量。采用粉塵自適應(yīng)算法，為測(cè)量系統(tǒng)提供高精度的特征靶標(biāo)信息，提升長(zhǎng)距離、大粉塵條件下的特征點(diǎn)識(shí)別精度。
產(chǎn)品及系統(tǒng)方案：
性能指標(biāo)：
1.2 連采機(jī)導(dǎo)航定位產(chǎn)品
功能簡(jiǎn)介：連采機(jī)導(dǎo)航定位產(chǎn)品由位姿測(cè)量裝置和激光導(dǎo)引裝置兩部分組成，可在任何工況下實(shí)時(shí)、連續(xù)地提供連采機(jī)的姿態(tài)信息（航向角、俯仰角、橫滾角）和其在工作面的絕對(duì)坐標(biāo)。
位姿測(cè)量裝置安裝在連采機(jī)上，激光導(dǎo)引裝置位于連采機(jī)機(jī)身后。激光導(dǎo)引裝置出射的導(dǎo)引激光投射到位姿測(cè)量裝置的光靶上，靶面敏感激光光束并定位。當(dāng)連采機(jī)位置發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)檢測(cè)投射到光靶表面的激光點(diǎn)位置變化解算出連采機(jī)的姿態(tài)信息和位置偏移信息。激光導(dǎo)引裝置具備靶面跟蹤功能，當(dāng)連采機(jī)位置變化幅度較大時(shí)，可確保激光光束實(shí)時(shí)穩(wěn)定地投射到光靶表面，保證持續(xù)的測(cè)量。
產(chǎn)品及系統(tǒng)方案：
性能指標(biāo)：
1.3 掘錨機(jī)導(dǎo)航定位產(chǎn)品
功能簡(jiǎn)介：采用“激光導(dǎo)引+組合慣導(dǎo)” 技術(shù)和獨(dú)創(chuàng)的同步定位技術(shù)，可在任何工況下實(shí)時(shí)、連續(xù)、同步的提供掘錨機(jī)和錨桿運(yùn)輸機(jī)的姿態(tài)信息（航向角、俯仰角、橫滾角）和其在位置坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩設(shè)備之間的定步距行走和自動(dòng)跟隨行走。
采用“光學(xué)測(cè)量+激光陣列測(cè)量技術(shù)”，通過(guò)后配套定位校準(zhǔn)裝置，測(cè)量并校正長(zhǎng)距離、快速推進(jìn)條件下掘錨機(jī)的累計(jì)定位誤差。
產(chǎn)品及系統(tǒng)方案：
性能指標(biāo)：
1.4 綜采設(shè)備用導(dǎo)航產(chǎn)品
功能簡(jiǎn)介：慣導(dǎo)安裝在采煤機(jī)上，實(shí)時(shí)監(jiān)控采煤機(jī)的三維位置和姿態(tài)，為液壓支架推送刮板輸送機(jī)提供位移控制量，便于工作面的矯直，此外還可以為開(kāi)采面水平控制提供所需參數(shù)。
產(chǎn)品及系統(tǒng)方案：
性能指標(biāo)：
1.5 梭車導(dǎo)航定位產(chǎn)品
功能簡(jiǎn)介：采用“多線激光雷達(dá)+高精度慣導(dǎo)”的組合導(dǎo)航定位技術(shù)，通過(guò)車身上安裝的慣導(dǎo)系統(tǒng)，為激光雷達(dá)提供準(zhǔn)確的姿態(tài)信息；激光雷達(dá)掃描車身橫軸方向，獲取巷道兩側(cè)壁和頂棚的形貌信息；多次掃描結(jié)果拼接獲取巷道整體三維地圖；通過(guò)梭車路徑的拓展，逐步對(duì)單個(gè)工作面單元的地圖進(jìn)行拓展和完善。
采用SLAM算法，實(shí)時(shí)提供梭車的位置和姿態(tài)信息；依據(jù)建立的三維透視模型，根據(jù)巷道和梭車運(yùn)動(dòng)模型，設(shè)計(jì)合理算法，提前規(guī)劃梭車運(yùn)行軌跡。
產(chǎn)品及系統(tǒng)方案：
性能指標(biāo)：
二、掘進(jìn)工作面智能化整體改造方案
掘進(jìn)工作面智能化整體改造方案通過(guò)對(duì)掘進(jìn)工作面各類設(shè)備的智能化改造和組網(wǎng)集中控制，解決掘進(jìn)工作面掘、支、護(hù)、錨、運(yùn)和集中控制等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵性難題。通過(guò)增加電氣控制系統(tǒng)、定向/定位/定姿系統(tǒng)、電液控制，并設(shè)計(jì)配套控制軟件，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備的參數(shù)設(shè)定、一鍵啟停、自主生產(chǎn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、人工干預(yù)等功能。
2.1 連采工作面智能化改造方案
功能簡(jiǎn)介：通過(guò)對(duì)連采工作面各個(gè)設(shè)備的智能化改造和組網(wǎng)集中控制，解決連采工作面掘、支、運(yùn)和集中控制等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵性難題，實(shí)現(xiàn)工作面智能化掘進(jìn)，工作面掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)雀咝f(xié)同作業(yè)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，保障生產(chǎn)安全。具體包括：連采機(jī)智能化改造，卷纜車自動(dòng)化改造、梭車自動(dòng)化改造、錨桿機(jī)自動(dòng)化改造、集控中心對(duì)全面設(shè)備集中監(jiān)控。
產(chǎn)品及系統(tǒng)方案：
2.2 掘錨工作面智能化改造方案
功能簡(jiǎn)介：結(jié)合智能掘進(jìn)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，改造或增加掘錨機(jī)電氣控制系統(tǒng)、掘錨機(jī)定向/定位/定姿系統(tǒng)、電液控機(jī)載錨桿鉆機(jī)等硬件，并設(shè)計(jì)配套控制軟件，實(shí)現(xiàn)掘錨機(jī)組各個(gè)設(shè)備的參數(shù)設(shè)定、一鍵啟停、自主生產(chǎn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、人工干預(yù)等智能掘進(jìn)功能。
產(chǎn)品及系統(tǒng)方案：
三、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
在水下、礦井等惡劣環(huán)境中，GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航等手段無(wú)法使用，純慣性導(dǎo)航是唯一可連續(xù)為載體提供高精度航向/姿態(tài)/速度/位置的手段。在城市峽谷為了滿足高精度、低成本和高可靠性的要求，單一的GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航或者慣性導(dǎo)航均無(wú)法達(dá)到最佳的效果，這就需要使用多種導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)對(duì)載體進(jìn)行導(dǎo)航信息測(cè)量和組合導(dǎo)航，從而得到更為準(zhǔn)確和可靠的導(dǎo)航結(jié)果。
公司自主研發(fā)的光纖慣導(dǎo)系統(tǒng)/組合導(dǎo)航系統(tǒng)集合了慣性導(dǎo)航技術(shù)和GNSS定位技術(shù)。在GNSS不可用的情況下，光纖慣導(dǎo)系統(tǒng)可單獨(dú)提供連續(xù)的速度位置和姿態(tài)信息，在GNSS基本可用情況下，光纖組合導(dǎo)航系統(tǒng)可在確保高精度導(dǎo)航信息的同時(shí)降低系統(tǒng)成本，具有較高的性價(jià)比。
3.1 BVINS-01高精度光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)
功能簡(jiǎn)介：BVINS-01是高精度的光纖組合導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品系列，主要由F120系列光纖陀螺、石英加速度計(jì)、高精度的GNSS接收板卡構(gòu)成，可在動(dòng)態(tài)環(huán)境下，實(shí)時(shí)輸出載體的高精度姿態(tài)、航向、速度、位置等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。具備全方位自尋北功能、純慣性自主導(dǎo)航功能、慣導(dǎo)/GNSS/里程計(jì)等多源信息最優(yōu)融合功能。可對(duì)載體的導(dǎo)航和運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行獨(dú)立存儲(chǔ)。支持根據(jù)用戶需求，配置F1280、F120HC、F120HB等不同精度等級(jí)陀螺。
特點(diǎn)：
①具有高精度全方位自主尋北能力
②可在靜基座/動(dòng)基座條件下完成初始對(duì)準(zhǔn)
③具備高精度純慣性自主導(dǎo)航能力
④可支持輪速傳感器輸入
⑤支持用戶按需定制
應(yīng)用方向：礦井開(kāi)采掘進(jìn)設(shè)備、地面車/艦船的導(dǎo)航定位、各類穩(wěn)定平臺(tái)、測(cè)試基準(zhǔn)、航空攝影測(cè)量、移動(dòng)測(cè)量、海洋測(cè)量等。
系統(tǒng)性能指標(biāo)：
3.2 BVINS-21中精度光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)
功能簡(jiǎn)介：BVINS-21是高性價(jià)比光纖組合導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品系列，主要由高性價(jià)比的F70系列光纖陀螺、適應(yīng)加速度計(jì)、高精度的GNSS接收機(jī)板卡構(gòu)成，可在動(dòng)態(tài)環(huán)境下，對(duì)載體的姿態(tài)、航向、位置、速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。該系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)載體的導(dǎo)航和運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行獨(dú)立存儲(chǔ)。具備與GNSS、DVL/里程計(jì)等主要外部測(cè)量信息進(jìn)行組合導(dǎo)航的功能。
特點(diǎn)：
①具備全方位自主尋北功能
②可在靜基座/動(dòng)基座條件下完成初始對(duì)準(zhǔn)
③GNSS失效后具備姿態(tài)/航向保持能力
④支持外部事件輸入
⑤支持輪速傳感器輸入
應(yīng)用方向：礦井開(kāi)采掘進(jìn)設(shè)備、飛行器姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)、各類穩(wěn)定平臺(tái)、海洋測(cè)繪、航空攝影、無(wú)人機(jī)、地面車、艦船等。
系統(tǒng)性能指標(biāo)：
3.3 BVINS_61 MEMS組合導(dǎo)航系統(tǒng)
功能簡(jiǎn)介：BVINS_61是唯高性價(jià)比、小體積的MEMS組合導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品系列，主要由內(nèi)置的高性能MEMS陀螺儀和加速度計(jì)構(gòu)成，可接收外部的GNSS數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多傳感器的數(shù)據(jù)融合及組合導(dǎo)航解算，輸出載體的俯仰、橫滾、航向、位置、速度、時(shí)間等信息；失去信號(hào)后輸出慣性解算的位置、速度和航姿信息，短時(shí)間內(nèi)具備一定的導(dǎo)航精度保持能力。
特點(diǎn)：
①低成本、小體積、輕重量
②先進(jìn)的MEMS陀螺儀和加速度計(jì)
③外部接入GNSS及PPS秒脈沖
④支持多種協(xié)議輸出、支持按用戶需求進(jìn)行配置
應(yīng)用方向：戰(zhàn)術(shù)和行業(yè)無(wú)人機(jī)、無(wú)人車、無(wú)人船、航空制導(dǎo)炸彈、智能彈藥、火箭彈、動(dòng)中通、測(cè)繪、導(dǎo)引頭、穩(wěn)定平臺(tái)吊艙。
系統(tǒng)性能指標(biāo)：
3.4 BVINS-J礦用防爆慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
功能簡(jiǎn)介：BVINS-J 是針對(duì)礦井掘進(jìn) 、連采類設(shè)備的智能化開(kāi)采自主研發(fā)的具備防爆功能的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品系列，主要由不同精度的慣導(dǎo)系統(tǒng)、礦用防爆箱等組成。該產(chǎn)品已取得煤安認(rèn)證，可根據(jù)用戶需求選擇不同精度等級(jí)的慣導(dǎo)系統(tǒng)及防爆箱，直接用于采掘設(shè)備的定位定向。該類慣導(dǎo)系統(tǒng)專門針對(duì)井 下環(huán)境研制，具備與激光雷達(dá)、輪速傳感器等進(jìn)行信息融合的功能和傳遞對(duì)準(zhǔn)功能。支持根據(jù)用戶需求進(jìn)行配置。
特點(diǎn)：
①取得煤安認(rèn)證，由慣導(dǎo)系統(tǒng)和防爆箱組成
②可根據(jù)用戶需求選配不同等級(jí)慣導(dǎo)
③具備與激光雷達(dá)、輪速傳感器的組合功能
④具備傳遞對(duì)準(zhǔn)功能
⑤具備快速啟動(dòng)對(duì)準(zhǔn)功能
⑥具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能
應(yīng)用方向：礦井工作面的智能化開(kāi)采，包括采煤機(jī)/連采機(jī)/掘錨機(jī)的導(dǎo)航定位定向、梭車定位定向等。
系統(tǒng)性能指標(biāo)：
四、光纖陀螺產(chǎn)品
光纖陀螺是一種能夠精確測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳感器，它是現(xiàn)代航空、航海、航天和國(guó)防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器。由于其具有高精度、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，目前正在許多現(xiàn)有系統(tǒng)上替代機(jī)械陀螺，從而大幅度提高系統(tǒng)的性能，降低系統(tǒng)維護(hù)成本。目前光纖陀螺能從1°/h覆蓋到0.001°/h的精度范圍滿足慣性導(dǎo)航絕大部分的使用要求。
軍事方面：船用羅經(jīng)、艦船/戰(zhàn)車定位定向、機(jī)載慣導(dǎo)、飛行器自主導(dǎo)航、精確導(dǎo)航、姿態(tài)測(cè)量控制、高精度穩(wěn)定平臺(tái)等。
民用方面：地面車輛的自動(dòng)導(dǎo)航、定向定位、車輛控制、大地測(cè)量、礦物勘采、石油勘察、石油井導(dǎo)向、井下/隧道施工機(jī)械設(shè)備的定向定位和路徑勘測(cè),以及利用光纖陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)角和線位移實(shí)現(xiàn)大壩測(cè)斜等。
4.1 F70系列
產(chǎn)品特點(diǎn)：?jiǎn)屋S閉環(huán)高精度光纖陀螺采用光電一體化設(shè)計(jì)技術(shù)，重點(diǎn)解決了溫度和振動(dòng)等工程應(yīng)用方面的關(guān)鍵問(wèn)題，具有優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性。產(chǎn)品體積小、重量輕、可靠性高、環(huán)境適用性強(qiáng)，用途廣泛。
應(yīng)用領(lǐng)域：機(jī)載導(dǎo)航、艦船導(dǎo)航、路用定位定向系統(tǒng)、高精度航姿系統(tǒng)、姿態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)等。
4.2 F98系列
產(chǎn)品特點(diǎn)：?jiǎn)屋S閉環(huán)高精度光纖陀螺采用光電一體化設(shè)計(jì)和磁屏蔽技術(shù)，在良好的溫度和振動(dòng)性能基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升了抗電磁干擾能力。
應(yīng)用領(lǐng)域：中遠(yuǎn)程戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)、飛行器超級(jí)航姿系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)、陸地戰(zhàn)車定位定向系統(tǒng)、并下礦用機(jī)械定位定姿、高速鐵路的軌檢系統(tǒng)等。
4.3 F120系列
產(chǎn)品特點(diǎn)：?jiǎn)屋S閉環(huán)高精度 陀螺是基于全數(shù)字閉環(huán)反饋原理的全固態(tài)單軸高精度軍品級(jí)光纖陀螺儀，具有慣導(dǎo)級(jí)的標(biāo)度因數(shù)溫度穩(wěn)定性，以及精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)范圍寬、啟動(dòng)時(shí)間短、抗振動(dòng)沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備磁屏蔽功能并采取了陀螺及密封，特別是用于高精度導(dǎo)航及應(yīng)用場(chǎng)合。
光纖應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用于航空、航天、航海和陸地戰(zhàn)車等慣導(dǎo)性導(dǎo)航及定位定向系統(tǒng)。
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