導(dǎo)語：煤礦智能化離不開設(shè)備的精準定位與導(dǎo)航，尤其是作為煤礦核心生產(chǎn)場所的綜采工作面。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦的《煤礦智能化核心技術(shù)產(chǎn)品及解決方案——綜采工作面慣導(dǎo)產(chǎn)品及系統(tǒng)》，介紹了綜采工作面導(dǎo)航定位產(chǎn)品，及其可選配的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-J礦用防爆慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等三款慣性導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品，F(xiàn)70、F98、F120等三款光纖陀螺產(chǎn)品。
一、綜采工作面導(dǎo)航定位產(chǎn)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(zāi)害現(xiàn)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(shè)備的自動導(dǎo)航技術(shù)是解決上述問題的關(guān)鍵技術(shù)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。
結(jié)合高精度慣性導(dǎo)航技術(shù)、激光測量技術(shù)、組合導(dǎo)航技術(shù)、多元信息融合技術(shù)，開發(fā)出了一系列適用于采掘設(shè)備（掘進機、掘錨機、連采機、采煤機）井下位置、航向、姿態(tài)測量的導(dǎo)航產(chǎn)品。不僅通過特殊算法克服了傳統(tǒng)慣導(dǎo)在井下無外界輔助信息輸入條件下測量誤差發(fā)散的關(guān)鍵問題，同時解決了煤機井下粉塵、測滑、振動、沖擊等惡劣工況條件下的精準定位和測量問題。
功能簡介：慣導(dǎo)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(shù)。
產(chǎn)品及系統(tǒng)方案：
性能指標：
二、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)航均無法達到最佳的效果，這就需要使用多種導(dǎo)航系統(tǒng)同時對載體進行導(dǎo)航信息測量和組合導(dǎo)航，從而得到更為準確和可靠的導(dǎo)航結(jié)果。
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)航信息的同時降低系統(tǒng)成本，具有較高的性價比。
2.1 BVINS-01高精度光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)
功能簡介：BVINS-01是研發(fā)的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、高精度的GNSS接收板卡構(gòu)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(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/里程計等多源信息最優(yōu)融合功能?？蓪d體的導(dǎo)航和運動信息進行獨立存儲。支持根據(jù)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(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：礦井開采掘進設(shè)備、地面車/艦船的導(dǎo)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：
2.2 BVINS-21中精度光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)
功能簡介：BVINS-21是高性價比光纖組合導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品系列，主要由高性價比的F70系列光纖陀螺、適應(yīng)加速度計、高精度的GNSS接收機板卡構(gòu)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(shù)據(jù)進行輸出。該系統(tǒng)可自動對載體的導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)用方向：礦井開采掘進設(shè)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：
2.3 BVINS-J礦用防爆慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
功能簡介：BVINS-J 是針對礦井掘進、連采類設(shè)備的智能化開采自主研發(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)品已取得煤安認證，可根據(jù)用戶需求選擇不同精度等級的慣導(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(jù)用戶需求進行配置。
特點：
①取得煤安認證，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慣導(dǎo)
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(shù)據(jù)存儲功能
應(yīng)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(dǎo)航定位定向、梭車定位定向等。
系統(tǒng)性能指標：
三、光纖陀螺產(chǎn)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(xiàn)代航空、航海、航天和國防工業(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、維護簡便等優(yōu)點，目前正在許多現(xiàn)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(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、機載慣導(dǎo)、飛行器自主導(dǎo)航、精確導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)向、井下/隧道施工機械設(shè)備的定向定位和路徑勘測,以及利用光纖陀螺轉(zhuǎn)動角和線位移實現(xiàn)大壩測斜等。
3.1 F70系列
產(chǎn)品特點：單軸閉環(huán)高精度光纖陀螺采用光電一體化設(shè)計技術(shù)，重點解決了溫度和振動等工程應(yīng)用方面的關(guān)鍵問題，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，用途廣泛。
應(yīng)用領(lǐng)域：機載導(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。
產(chǎn)品特點：單軸閉環(huán)高精度光纖陀螺采用光電一體化設(shè)計和磁屏蔽技術(shù)，在良好的溫度和振動性能基礎(chǔ)上，進一步提升了抗電磁干擾能力。
應(yīng)用領(lǐng)域：中遠程戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)、飛行器超級航姿系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)、陸地戰(zhàn)車定位定向系統(tǒng)、并下礦用機械定位定姿、高速鐵路的軌檢系統(tǒng)等。
3.3 F120系列
產(chǎn)品特點：單軸閉環(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)單軸高精度軍品級光纖陀螺儀，具有慣導(dǎo)級的標度因數(shù)溫度穩(wěn)定性，以及精度高、結(jié)構(gòu)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(dǎo)航及應(yīng)用場合。
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)。
一、綜采工作面導(dǎo)航定位產(chǎn)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(zāi)害現(xiàn)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(shè)備的自動導(dǎo)航技術(shù)是解決上述問題的關(guān)鍵技術(shù)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。
結(jié)合高精度慣性導(dǎo)航技術(shù)、激光測量技術(shù)、組合導(dǎo)航技術(shù)、多元信息融合技術(shù)，開發(fā)出了一系列適用于采掘設(shè)備（掘進機、掘錨機、連采機、采煤機）井下位置、航向、姿態(tài)測量的導(dǎo)航產(chǎn)品。不僅通過特殊算法克服了傳統(tǒng)慣導(dǎo)在井下無外界輔助信息輸入條件下測量誤差發(fā)散的關(guān)鍵問題，同時解決了煤機井下粉塵、測滑、振動、沖擊等惡劣工況條件下的精準定位和測量問題。
功能簡介：慣導(dǎo)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(shù)。
產(chǎn)品及系統(tǒng)方案：
性能指標：
二、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)航均無法達到最佳的效果，這就需要使用多種導(dǎo)航系統(tǒng)同時對載體進行導(dǎo)航信息測量和組合導(dǎo)航，從而得到更為準確和可靠的導(dǎo)航結(jié)果。
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)航信息的同時降低系統(tǒng)成本，具有較高的性價比。
2.1 BVINS-01高精度光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)
功能簡介：BVINS-01是研發(fā)的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、高精度的GNSS接收板卡構(gòu)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(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/里程計等多源信息最優(yōu)融合功能?？蓪d體的導(dǎo)航和運動信息進行獨立存儲。支持根據(jù)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(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：礦井開采掘進設(shè)備、地面車/艦船的導(dǎo)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：
2.2 BVINS-21中精度光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)
功能簡介：BVINS-21是高性價比光纖組合導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品系列，主要由高性價比的F70系列光纖陀螺、適應(yīng)加速度計、高精度的GNSS接收機板卡構(gòu)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(shù)據(jù)進行輸出。該系統(tǒng)可自動對載體的導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)用方向：礦井開采掘進設(shè)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：
2.3 BVINS-J礦用防爆慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
功能簡介：BVINS-J 是針對礦井掘進、連采類設(shè)備的智能化開采自主研發(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)品已取得煤安認證，可根據(jù)用戶需求選擇不同精度等級的慣導(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(jù)用戶需求進行配置。
特點：
①取得煤安認證，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慣導(dǎo)
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(shù)據(jù)存儲功能
應(yīng)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(dǎo)航定位定向、梭車定位定向等。
系統(tǒng)性能指標：
三、光纖陀螺產(chǎn)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(xiàn)代航空、航海、航天和國防工業(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、維護簡便等優(yōu)點，目前正在許多現(xiàn)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(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、機載慣導(dǎo)、飛行器自主導(dǎo)航、精確導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)向、井下/隧道施工機械設(shè)備的定向定位和路徑勘測,以及利用光纖陀螺轉(zhuǎn)動角和線位移實現(xiàn)大壩測斜等。
3.1 F70系列
產(chǎn)品特點：單軸閉環(huán)高精度光纖陀螺采用光電一體化設(shè)計技術(shù)，重點解決了溫度和振動等工程應(yīng)用方面的關(guān)鍵問題，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，用途廣泛。
應(yīng)用領(lǐng)域：機載導(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。
產(chǎn)品特點：單軸閉環(huán)高精度光纖陀螺采用光電一體化設(shè)計和磁屏蔽技術(shù)，在良好的溫度和振動性能基礎(chǔ)上，進一步提升了抗電磁干擾能力。
應(yīng)用領(lǐng)域：中遠程戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)、飛行器超級航姿系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)、陸地戰(zhàn)車定位定向系統(tǒng)、并下礦用機械定位定姿、高速鐵路的軌檢系統(tǒng)等。
3.3 F120系列
產(chǎn)品特點：單軸閉環(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)單軸高精度軍品級光纖陀螺儀，具有慣導(dǎo)級的標度因數(shù)溫度穩(wěn)定性，以及精度高、結(jié)構(gòu)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(dǎo)航及應(yīng)用場合。
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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