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光纤陀螺仪及惯导系统在轨道交通中的应用

2019-10-23
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摘要 轨道交通离不开惯性技术。目前,基于光纤陀螺仪及惯导系统结构形式灵活、环境适应性好等优势,光纤陀螺中核心的光纤陀螺仪已用在高铁、地铁等轨道检测场景中。

  高铁、地铁、磁浮等轨道列车进站的时候,需精准停到指定位置,方便站乘客上车。然而,要想让这些庞然大物停到位,并不是每个司机都能完美地做到,这就离不开惯性技术在轨道交通中的精准运用。今天,我们就来看看光纤陀螺仪及惯导系统的相关应用。


轨道检测仪配套产品光纤陀螺,资料图

  我们知道,陀螺仪一般分为激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺和压电陀螺,这些都是属于电子式的,可跟GPS、磁阻芯片以及加速度计一起制造成为惯性导航控制系统。

  其中,光纤陀螺仪是一种基于Sagnac效应的光纤角速度传感器,广泛应用于惯性导航和控制领域。它具有体积小、重量轻、性价比高等特点,能够不依赖于外界信号实现自主导航和定位,可实时、连续、高速地输出列车的运动信息,帮助车辆进行自动导航、定位定向,实现对列车运动的控制,保障列车运行安全,实现经济实用的轨道几何参数的测量,为发现轨道病害问题提供检测工具。

  在10月15日举办的2019年中国国际轨道交通和装备制造产业博览会上,湖南航天机电设备与特种材料研究所参展的产品,便是光纤陀螺仪及惯导系统。这一产品和系统主要用于轨道交通领域的轨道检测、列车定位定向、自动驾驶、隧道盾构设备的定位定向等方面。

  可以说,轨道交通离不开惯性技术。在信号强、导航条件好的地方,无人驾驶要多智能可以有多智能。但如果在导航信号弱,甚至没有信号的地方,惯性技术就能派上用场。惯性技术可弥补卫星信号弱的不足,无论是定位还是定向的问题都可以精准解决。

  目前,基于光纤陀螺仪及惯导系统结构形式灵活、环境适应性好、精度覆盖范围广的优势,光纤陀螺及惯导系统主要应用于轨道交通、自动驾驶、石油勘探、地理测绘等领域。目前,作为光纤陀螺中核心的光纤陀螺仪已应用在高铁、城市轨道列车和地铁等轨道检测上。

  以轨道盾构机设备定位定向为例,在地下没有GPS信号的地方,依靠惯导系统能准确的给盾构机定向,从而使盾构机能够按照预定的姿态和轨道运行。”刘海峰还向记者透露,2018年底研究所已和中国铁建在轨道检测、轨道盾构机施工定位中达成合作,目前已在联调联试中。

  专业人士认为,光纤陀螺仪是目前最具发展前途的陀螺仪。相较于传统机械陀螺仪,光纤陀螺仪性能优势明显,结构简单,质量轻,精度高;相较于激光陀螺仪,光纤陀螺仪性价比高。未来,在民用领域,随着无人机、无人车、机器人等市场规模不断壮大,对于陀螺仪需求不断增多,光纤陀螺仪优势明显,必将有一番良好发展。

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传感器行业分析师,主要从事传感器应用,市场分析等领域,现为新利18国际娱乐专栏编辑。

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