導語：慣性導航技術及產品屬于典型軍轉民高科技技術產品，廣泛應用于航空、航海、礦山、鐵路等領域。本期轉化果平臺推薦的《煤礦智能化核心技術產品及解決方案——慣導產品及掘進智能化整體改造方案》，介紹了某公司煤礦用掘進機、連采機、掘錨機、梭車、綜采設備等五款導航定位產品，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系統(tǒng)、BVINS-21中精度光纖陀螺慣導系統(tǒng)、BVINS-61 MEMS組合導航系統(tǒng)、BVINS-J礦用防爆慣性導航系統(tǒng)等四款慣性導航系統(tǒng)產品，F70、F98、F120等三款光纖陀螺產品。歡迎大家來電垂詢：400-1817-969！
一、煤礦用導航定位產品隨著煤炭開采深度和巷道掘進量越來越大，掘進工作面冒頂、突水 瓦斯爆炸等災害現象也越來越嚴重。同時，掘進巷道高溫、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。采掘設備的自動導航技術是解決上述問題的關鍵技術之一，同時也是推動采煤機自動化與智能化進程的核心基石。
1.1 掘進機導航定位產品
功能簡介：掘進機導航定位系統(tǒng)由激光導引裝置和掘進機位姿測量裝置兩部分構成，結合激光導引裝置提供的靶標上特征點的坐標信息，采用組合導航算法，實現對掘進機的位置測量和姿態(tài)測量。采用粉塵自適應算法，為測量系統(tǒng)提供高精度的特征靶標信息，提升長距離、大粉塵條件下的特征點識別精度。
產品及系統(tǒng)方案：
性能指標：
1.2 連采機導航定位產品
功能簡介：連采機導航定位產品由位姿測量裝置和激光導引裝置兩部分組成，可在任何工況下實時、連續(xù)地提供連采機的姿態(tài)信息（航向角、俯仰角、橫滾角）和其在工作面的絕對坐標。
位姿測量裝置安裝在連采機上，激光導引裝置位于連采機機身后。激光導引裝置出射的導引激光投射到位姿測量裝置的光靶上，靶面敏感激光光束并定位。當連采機位置發(fā)生變化時，通過檢測投射到光靶表面的激光點位置變化解算出連采機的姿態(tài)信息和位置偏移信息。激光導引裝置具備靶面跟蹤功能，當連采機位置變化幅度較大時，可確保激光光束實時穩(wěn)定地投射到光靶表面，保證持續(xù)的測量。
產品及系統(tǒng)方案：
性能指標：
1.3 掘錨機導航定位產品
功能簡介：采用“激光導引+組合慣導” 技術和獨創(chuàng)的同步定位技術，可在任何工況下實時、連續(xù)、同步的提供掘錨機和錨桿運輸機的姿態(tài)信息（航向角、俯仰角、橫滾角）和其在位置坐標，進而實現兩設備之間的定步距行走和自動跟隨行走。
采用“光學測量+激光陣列測量技術”，通過后配套定位校準裝置，測量并校正長距離、快速推進條件下掘錨機的累計定位誤差。
產品及系統(tǒng)方案：
性能指標：
1.4 綜采設備用導航產品
功能簡介：慣導安裝在采煤機上，實時監(jiān)控采煤機的三維位置和姿態(tài)，為液壓支架推送刮板輸送機提供位移控制量，便于工作面的矯直，此外還可以為開采面水平控制提供所需參數。
產品及系統(tǒng)方案：
性能指標：
1.5 梭車導航定位產品
功能簡介：采用“多線激光雷達+高精度慣導”的組合導航定位技術，通過車身上安裝的慣導系統(tǒng)，為激光雷達提供準確的姿態(tài)信息；激光雷達掃描車身橫軸方向，獲取巷道兩側壁和頂棚的形貌信息；多次掃描結果拼接獲取巷道整體三維地圖；通過梭車路徑的拓展，逐步對單個工作面單元的地圖進行拓展和完善。
采用SLAM算法，實時提供梭車的位置和姿態(tài)信息；依據建立的三維透視模型，根據巷道和梭車運動模型，設計合理算法，提前規(guī)劃梭車運行軌跡。
產品及系統(tǒng)方案：
性能指標：
二、掘進工作面智能化整體改造方案
掘進工作面智能化整體改造方案通過對掘進工作面各類設備的智能化改造和組網集中控制，解決掘進工作面掘、支、護、錨、運和集中控制等環(huán)節(jié)的關鍵性難題。通過增加電氣控制系統(tǒng)、定向/定位/定姿系統(tǒng)、電液控制，并設計配套控制軟件，實現各個設備的參數設定、一鍵啟停、自主生產、遠程監(jiān)控、人工干預等功能。
2.1 連采工作面智能化改造方案
功能簡介：通過對連采工作面各個設備的智能化改造和組網集中控制，解決連采工作面掘、支、運和集中控制等環(huán)節(jié)的關鍵性難題，實現工作面智能化掘進，工作面掘進、支護、運輸等高效協(xié)同作業(yè)，降低勞動強度，改善作業(yè)環(huán)境，保障生產安全。具體包括：連采機智能化改造，卷纜車自動化改造、梭車自動化改造、錨桿機自動化改造、集控中心對全面設備集中監(jiān)控。
產品及系統(tǒng)方案：
2.2 掘錨工作面智能化改造方案
功能簡介：結合智能掘進控制系統(tǒng)關鍵技術，改造或增加掘錨機電氣控制系統(tǒng)、掘錨機定向/定位/定姿系統(tǒng)、電液控機載錨桿鉆機等硬件，并設計配套控制軟件，實現掘錨機組各個設備的參數設定、一鍵啟停、自主生產、遠程監(jiān)控、人工干預等智能掘進功能。
產品及系統(tǒng)方案：
三、慣性導航系統(tǒng)
在水下、礦井等惡劣環(huán)境中，GNSS衛(wèi)星導航等手段無法使用，純慣性導航是唯一可連續(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)星導航或者慣性導航均無法達到最佳的效果，這就需要使用多種導航系統(tǒng)同時對載體進行導航信息測量和組合導航，從而得到更為準確和可靠的導航結果。
公司自主研發(fā)的光纖慣導系統(tǒng)/組合導航系統(tǒng)集合了慣性導航技術和GNSS定位技術。在GNSS不可用的情況下，光纖慣導系統(tǒng)可單獨提供連續(xù)的速度位置和姿態(tài)信息，在GNSS基本可用情況下，光纖組合導航系統(tǒng)可在確保高精度導航信息的同時降低系統(tǒng)成本，具有較高的性價比。
3.1 BVINS-01高精度光纖陀螺慣導系統(tǒng)
功能簡介：BVINS-01是高精度的光纖組合導航系統(tǒng)產品系列，主要由F120系列光纖陀螺、石英加速度計、高精度的GNSS接收板卡構成，可在動態(tài)環(huán)境下，實時輸出載體的高精度姿態(tài)、航向、速度、位置等運動參數。具備全方位自尋北功能、純慣性自主導航功能、慣導/GNSS/里程計等多源信息最優(yōu)融合功能?？蓪d體的導航和運動信息進行獨立存儲。支持根據用戶需求，配置F1280、F120HC、F120HB等不同精度等級陀螺。
特點：
①具有高精度全方位自主尋北能力
②可在靜基座/動基座條件下完成初始對準
③具備高精度純慣性自主導航能力
④可支持輪速傳感器輸入
⑤支持用戶按需定制
應用方向：礦井開采掘進設備、地面車/艦船的導航定位、各類穩(wěn)定平臺、測試基準、航空攝影測量、移動測量、海洋測量等。
系統(tǒng)性能指標：
3.2 BVINS-21中精度光纖陀螺慣導系統(tǒng)
功能簡介：BVINS-21是高性價比光纖組合導航系統(tǒng)產品系列，主要由高性價比的F70系列光纖陀螺、適應加速度計、高精度的GNSS接收機板卡構成，可在動態(tài)環(huán)境下，對載體的姿態(tài)、航向、位置、速度等數據進行輸出。該系統(tǒng)可自動對載體的導航和運動信息進行獨立存儲。具備與GNSS、DVL/里程計等主要外部測量信息進行組合導航的功能。
特點：
①具備全方位自主尋北功能
②可在靜基座/動基座條件下完成初始對準
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
應用方向：礦井開采掘進設備、飛行器姿態(tài)測量系統(tǒng)、各類穩(wěn)定平臺、海洋測繪、航空攝影、無人機、地面車、艦船等。
系統(tǒng)性能指標：
3.3 BVINS_61 MEMS組合導航系統(tǒng)
功能簡介：BVINS_61是唯高性價比、小體積的MEMS組合導航系統(tǒng)產品系列，主要由內置的高性能MEMS陀螺儀和加速度計構成，可接收外部的GNSS數據，實現多傳感器的數據融合及組合導航解算，輸出載體的俯仰、橫滾、航向、位置、速度、時間等信息；失去信號后輸出慣性解算的位置、速度和航姿信息，短時間內具備一定的導航精度保持能力。
特點：
①低成本、小體積、輕重量
②先進的MEMS陀螺儀和加速度計
③外部接入GNSS及PPS秒脈沖
④支持多種協(xié)議輸出、支持按用戶需求進行配置
應用方向：戰(zhàn)術和行業(yè)無人機、無人車、無人船、航空制導炸彈、智能彈藥、火箭彈、動中通、測繪、導引頭、穩(wěn)定平臺吊艙。
系統(tǒng)性能指標：
3.4 BVINS-J礦用防爆慣性導航系統(tǒng)
功能簡介：BVINS-J 是針對礦井掘進 、連采類設備的智能化開采自主研發(fā)的具備防爆功能的慣性導航產品系列，主要由不同精度的慣導系統(tǒng)、礦用防爆箱等組成。該產品已取得煤安認證，可根據用戶需求選擇不同精度等級的慣導系統(tǒng)及防爆箱，直接用于采掘設備的定位定向。該類慣導系統(tǒng)專門針對井 下環(huán)境研制，具備與激光雷達、輪速傳感器等進行信息融合的功能和傳遞對準功能。支持根據用戶需求進行配置。
特點：
①取得煤安認證，由慣導系統(tǒng)和防爆箱組成
②可根據用戶需求選配不同等級慣導
③具備與激光雷達、輪速傳感器的組合功能
④具備傳遞對準功能
⑤具備快速啟動對準功能
⑥具備數據存儲功能
應用方向：礦井工作面的智能化開采，包括采煤機/連采機/掘錨機的導航定位定向、梭車定位定向等。
系統(tǒng)性能指標：
四、光纖陀螺產品
光纖陀螺是一種能夠精確測量物體運動狀態(tài)的傳感器，它是現代航空、航海、航天和國防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導航儀器。由于其具有高精度、成本低、維護簡便等優(yōu)點，目前正在許多現有系統(tǒng)上替代機械陀螺，從而大幅度提高系統(tǒng)的性能，降低系統(tǒng)維護成本。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航絕大部分的使用要求。
軍事方面：船用羅經、艦船/戰(zhàn)車定位定向、機載慣導、飛行器自主導航、精確導航、姿態(tài)測量控制、高精度穩(wěn)定平臺等。
民用方面：地面車輛的自動導航、定向定位、車輛控制、大地測量、礦物勘采、石油勘察、石油井導向、井下/隧道施工機械設備的定向定位和路徑勘測,以及利用光纖陀螺轉動角和線位移實現大壩測斜等。
4.1 F70系列
產品特點：單軸閉環(huán)高精度光纖陀螺采用光電一體化設計技術，重點解決了溫度和振動等工程應用方面的關鍵問題，具有優(yōu)良的環(huán)境適應性。產品體積小、重量輕、可靠性高、環(huán)境適用性強，用途廣泛。
應用領域：機載導航、艦船導航、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
產品特點：單軸閉環(huán)高精度光纖陀螺采用光電一體化設計和磁屏蔽技術，在良好的溫度和振動性能基礎上，進一步提升了抗電磁干擾能力。
應用領域：中遠程戰(zhàn)術導彈的制導系統(tǒng)、飛行器超級航姿系統(tǒng)、組合導航系統(tǒng)、陸地戰(zhàn)車定位定向系統(tǒng)、并下礦用機械定位定姿、高速鐵路的軌檢系統(tǒng)等。
4.3 F120系列
產品特點：單軸閉環(huán)高精度 陀螺是基于全數字閉環(huán)反饋原理的全固態(tài)單軸高精度軍品級光纖陀螺儀，具有慣導級的標度因數溫度穩(wěn)定性，以及精度高、結構簡單、動態(tài)范圍寬、啟動時間短、抗振動沖擊能力強等優(yōu)點，同時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航及應用場合。
光纖應用領域：應用于航空、航天、航海和陸地戰(zhàn)車等慣導性導航及定位定向系統(tǒng)。
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