陀螺经纬仪是一种能够实现自主定向的精密测试仪器,广泛用于军事、测绘、矿山开采等领域。新式全自动陀螺经纬仪被发达国家所垄断,国内的陀螺经纬仪寻北时大多采用人工测量,既影响测量精度,又无法满足现代科技发展的需求。为了实现全自动陀螺经纬仪的国产化,论文围绕陀螺寻北仪全自动化过程中的关键技术问题展开研究。论文设计了微机式陀螺仪自动测量系统,实现了光标采集与寻北测量的自动化,为寻北算法的研究搭建了便利的平台;设计了陀螺仪灵敏部自动升降系统,实现了陀螺仪灵敏部升降的自动化,并在寻北测量的全过程中实现了故障处理的智能化;研究了欠周期寻北算法,提出了磁传感器与陀螺粗、精寻北相结合的全自动寻北方案;完成一套全自动寻北仪实验装置,确认了方案的合理性。论文结合现代传感技术和现代数字信号处理技术,用直线电机代替凸轮装置,由DSP控制电机完成了陀螺仪灵敏部自动升降,使陀螺仪寻北测量中的启动、停止过程彻底摆脱人为干预,解决了陀螺经纬仪全自动化的关键瓶颈。该项技术已申请发明专利并进入了实质审查阶段,申请号为:200610014750.x。在国内首次将智能诊断引入到陀螺仪寻北过程中。电机完成陀螺仪灵敏部下放后,如出现光标晃动或寻北摆动速度超限,将自动托起并重新下放陀螺仪灵敏部并设置超限报警;数据采集过程中,如出现光标晃动或寻北摆动速度超限,则自动托起陀螺仪灵敏部,并报警。研究了欠周期测量算法及其在智能寻北系统中的应用。在利用电子罗盘初寻北中,利用由加速度曲线求平衡位置的寻北算法精度达到5′,测量时间只需要10s;在精寻北中,创造性地提出了1/4周期测量算法,保证精度为25″的情况下测量时间缩短为整周期的1/4~1/2。陀螺仪数字测量子系统、陀螺仪灵敏部自动升降子系统、经纬仪回转自动控制子系统,经DSP和CPLD的总体控制协调,结合全自动寻北算法方案,完成了一种磁传感器与陀螺粗、精寻北相结合的全自动智能寻北系统的实验装置。该系统可以实现光标自动采集、仪器操作的自动化与智能化、寻北结果的计算与显示等功能。以JT-15陀螺仪作为实验样机,测量时间为13min时,寻北精度为8″时;测量时间为6min时,寻北精度为25″。