MEMS技术与寻北针的有效结合

要点

方位地理信息的获取是惯性技术的重要分支。而惯性寻北技术是一种无需任何外部条件即可确定真北方向的定向技术。随着科技和经济建设的快速发展，对惯性定向技术的需求日益增长。尤其是在矿山测量领域，惯性寻北技术得到了更广泛的应用。

系留式寻北装置需要“先调平，再寻北”。然而，调平往往耗时费力，尤其是在大型车辆平台的高精度条件下，快速调平更是难上加难。如果寻北装置能够在倾斜状态下直接寻北，则调平带来的问题将得到彻底解决。这正是全姿态寻北装置的研发出发点。所谓“全姿态寻北”，是指它能够在各种倾斜状态下寻北。其意义不仅在于能够在倾斜状态下精确寻北，更重要的是，它给系统的瞄准和测量方法带来了变革。正因如此，“全姿态寻北”将成为军民领域寻北技术的发展方向之一。陀螺仪寻北法无需天文观测，不依赖地磁场，不受铁质材料干扰，且能确定地球真北，其自主性强、全天候的特性在军民领域具有重要意义。

在煤矿开采、采矿、地下钻探工程和隧道开挖等土木工程领域，由于无法获取外部信息辅助，通常采用以陀螺仪为核心的惯性寻北器。Micro-Magic公司不断改进传统寻北器的技术，克服了传统光纤寻北器体积大、功耗低等缺点，利用MEMS技术使寻北器体积更小、重量更轻、功耗更低，同时保持中高精度，适用于大多数土木工程行业，尤其​​适用于对测量环境要求严格的领域。

NF 1000 MEMS 指北器将高性能 MEMS 陀螺仪和 MEMS 加速度计集成于独立结构中。该系统选用的陀螺仪和加速度计代表了 MEMS 工艺惯性器件的领先水平。系统中的所有电子元件均为国产。三轴 MEMS 陀螺仪对载体的角运动敏感，三轴 MEMS 加速度计对载体的线加速度敏感。系统内部对所有温度参数、比例因子、非正交误差和加速度相关项的零点位置进行了补偿，从而能够长时间保持较高的测量精度。同时，系统还集成了自适应姿态算法，能够保证姿态测量的长期精度。

方位角传输和瞄准是使用陀螺仪寻北系统获取信息时最重要的环节。在矿山和隧道盾构施工过程中，获取北向信息至关重要。地下作业时，矿坑中心线的测量通常采用长距离电缆，难以保证精度。由于探测工作量过大，测量精度难以保证。而使用寻北仪可以获得绝对高精度的方位角参考，并能减少探测工作量，从而实现中心线测量。随着寻北仪技术的不断改进，其在露天矿测量中的应用日益广泛。凭借其定位精度高、物理自主定位能力强、测量时间短等优势，寻北仪在地下测量中的应用将更加普遍，经济效益也将更加显著。

除了上述用于采矿定向钻探的MEMS寻北器外，Micro-Magic公司还提供经济实惠的MEMS三轴寻北器NF 1000。如果您有兴趣，可以与我们详细洽谈。