CN114838721B - 一种光纤陀螺定向仪 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光纤陀螺定向仪，包括用于调整光纤陀螺定向仪整体水平性的对中整平系统，对中整平系统包括基座，对中整平系统上方由下至上依次同轴固定设置处理系统、测角系统、照准系统及光纤定向系统。对中整平系统、照准系统、测角系统和计算机处理系统为光纤陀螺精准定向提供了可靠的环境，而陀螺仪定向的结果又为仪器的精密测量工作提供了可靠基础。本发明提高了陀螺定向的精度和工作效率，克服了传统机械陀螺定向测量设备存在仪器体积大、机械磨损高、运输不方便，作业周期长、劳动强度大和受观测环境影响严重等不足，构建了一套完整的光纤陀螺定向系统。

Description

一种光纤陀螺定向仪

技术领域

本发明涉及光纤陀螺定向仪技术领域，具体涉及一种光纤陀螺定向仪。

背景技术

在矿山地下井巷掘进、城市地铁、江河海底隧道等地下工程建设中，确保隧道安全准确的贯通是一项十分重要的测量工作。但是由于地下工程的特殊环境限制，一些常规的测量技术手段，如GNSS技术等，往往不能在地下工程中得以实施。随着地下工程施工的不断推进，平面方位误差的累积是影响地下工程建设、贯通的最为关键的误差影响因素之一。因此，在地下工程中，通常采用陀螺定向测量的方法，对平面方位误差进行校正，以确保地下工程的顺利贯通。这主要是由于陀螺定向测量是通过陀螺敏感地球自转实现方位角度测量的，不存在测量误差累积和精度衰减的问题。

而目前在地下工程测量领域所广泛使用的陀螺全站仪(如：德国DMT公司生产的Gyromat3000等)主要采用悬挂带支承技术体系。其工作原理是通过一根长长的悬挂带将陀螺灵敏部吊起，使高速旋转的陀螺在地球自转效应的作用下产生绕子午线方向往复摆动的进动运动，并通过逆转点法、中天法和积分法等测量方法进行观测，测定真北方向；并通过全站仪将该真北方向与目标测线方向进行关联，测定测线的真北方位角。然而在长期的实践应用中，人们发现，这种悬挂带式的陀螺普遍存在着悬挂带易断裂，系统机械故障率高、机械磨损高、体积大、重量沉，搬运困难、操作难度大和定向时间长等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光纤陀螺定向仪，以解决悬挂带式的陀螺普遍存在着悬挂带易断裂，系统机械故障率高、机械磨损高、体积大、重量沉，搬运困难、操作难度大和定向时间长等问题。

本发明采用如下技术方案予以实现：

一种光纤陀螺定向仪，包括用于调整光纤陀螺定向仪整体水平性的对中整平系统，对中整平系统包括基座，对中整平系统上方由下至上依次同轴固定设置处理系统、测角系统、照准系统及光纤定向系统，所述照准系统包括垂直设置在测角系统上方的旋转部支架，旋转部支架通过水平旋转部安装于基座，垂直旋转部支架设置望远镜，望远镜的内部中心点为竖轴VV轴、水平轴HH轴及视准轴LL轴三轴的交点，竖轴VV轴与水平轴HH轴正交，视准轴LL轴与水平轴HH轴正交，望远镜可绕HH轴在竖直面内旋转，旋转部支架外侧与HH轴交会处设置测量仪器高度量取标识，望远镜的下方设置管水准器，旋转部支架上设有竖直螺旋和水平螺旋；

所述光纤定向系统包括金属壳体，金属壳体内部环绕设置光纤环，光纤环的底部设置Y-波导和耦合器，金属壳体上设置光源和探测器，金属壳体通过固定支架与所述照准系统的旋转部支架垂直连接，光源发出的光束经过耦合器耦合，进入Y-波导被分成两束光，分别耦合进光纤环，沿顺、逆时针方向传播，从光纤环两端出来的光再经过Y-波导二叠加产生干涉，所述光纤定向系统通过固定支架的内部电路与处理系统连接。

具体的，所述竖直螺旋包括设置在旋转部支架上与水平轴HH轴共水平面的竖直制动螺旋和竖直微动螺旋，水平螺旋包括设置在旋转部支架上靠近处理系统处的水平制动螺旋及水平微动螺旋。

具体的，所述竖直微动螺旋套设在竖直制动螺旋内部，所述水平微动螺旋套设在水平制动螺旋内部。

具体的，所述测角系统位于照准系统下方，包括连接轴和水平设置在连接轴顶部的测角度盘，连接轴的底端垂直固定在对中整平系统上，连接轴的顶端与水平旋转部连接。

具体的，所述处理系统用于记录和处理观测信息，包括设置在旋转部支架下方的计算机，计算机与旋转部支架装在所述水平旋转部上，计算机的壳体外部设置开关，计算机的显示屏的上方设置所述管水准器，计算机的一侧设置电池。

具体的，所述对中整平系统还包括底板，底板上通过整平脚螺旋平行固定基座，基座的侧方设置圆水准器和基座锁定钮。

一种寻北定向方法，采用本发明所述的光纤陀螺定向仪，包括首先将光纤陀螺定向仪安装、调平并校正，然后进行寻北定向的测量；

进行寻北定向的测量时的测量方法包括：S1粗寻北、S2精寻北、S3观测零位置与目标位置的水平夹角和S4计算测线的方位角。

8.根据权利要求7所述的寻北定向方法，其特征在于，S1粗寻北包括以下步骤：

(1)旋转仪器，使光纤陀螺敏感轴指向北偏东45°方位，并通过水平制动螺旋进行水平制动，并将该方向进行水平度盘置零，作为寻北零方向，然后开始采集陀螺输出值ω₁₁；

(2)转动仪器并配合水平微动螺旋使显示输入装置上的水平方向显示为180°，旋转水平制动螺旋进行制动后，采集该方向的陀螺输出值为ω₁₂；

(3)重复步骤(2)，分别依次在水平方向为90°和270°分别采集陀螺输出值为ω₁₃和ω₁₄；

(4)计算零位置的方位角α₁，并获得寻北零方向与地理北方向之间的夹角L；

L＝α₁-45°。

9.根据权利要求7所述的寻北定向方法，其特征在于，S2精寻北包括以下步骤：

(1)转动仪器并配合水平微动螺旋，使显示输入装置上的水平方向显示为：360°-L，使陀螺的敏感轴指向45°方位角方向，并通过水平制动螺旋进行水平制动，并将该方向进行水平度盘置零，作为最终寻北零方向，然后开始采集陀螺输出值ω₂₁；

(2)转动仪器并配合水平微动螺旋(27)，使显示输入装置上的水平方向显示为180°，旋转水平制动螺旋，制动后，采集该方向的陀螺输出值为ω₂₂；

(3)重复步骤(2)，分别依次在水平方向为90°、270°、270°、90°、180°和0°采集陀螺输出值为ω₂₃、ω₂₄、ω₂₅、ω₂₆、ω₂₇和ω₂₈。

具体的，S4计算测线的方位角包括根据S2精寻北采集的陀螺输出值为ω₂₃、ω₂₄、ω₂₅、ω₂₆、ω₂₇和ω₂₈解算得到平均值然后根据平均值/>和S3中的零位置与目标位置的水平夹角β得到测线的方位角α；

其中，β表示S3中的零位置与目标位置的水平夹角。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明提供一种体积小、重量轻、结构简单、定向快速、操作简便、自动化程度高的光纤陀螺定向仪。与传统的机械式悬挂带陀螺仪相比，本发明所涉及的光纤陀螺无运动部件、使用寿命长、全固化结构、抗冲击能力强、测量动态范围大、无需预热时间、启动时间短、制造工艺也相对简单而且价格便宜。

(1)此定向测量仪充分利用光纤陀螺的独有特性，集定向与测量于一体，避免了在无已知点或只有单个已知点情况无法测量的问题。与实际情况更加贴合，大大提高了测量效率。

(2)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。克服传统陀螺测量过程存在作业周期长、劳动强度大和受观测环境影响严重等不足。

(3)光纤陀螺仪具有结构简单，质量轻，精度高，性价比高等特点。与其他定向装置例如激光陀螺、机械陀螺等相比，更具有发展前景。

(4)效率高。不必依靠控制点，采用四方位定向的方法，定向过程快且准确。

(5)便于携带。光纤陀螺体积小，解决摆幅式陀螺无法解决的悬挂带扭力矩、零位稳定性及悬挂带断裂等一系列问题，降低外界干扰力矩的影响，增强仪器的环境适应能力，提高陀螺定向的精度和工作效率。

(6)适应复杂环境。在测量控制点稀缺的复杂环境，可以发挥巨大作用。例如在隧道，矿洞等地底工程建设过程中。会优先考虑光纤陀螺定向仪来进行定向测量。

附图说明

图1为新型光纤陀螺定向仪正视图；

图2为新型光纤陀螺定向仪侧视图；

图3为光纤陀螺主要结构图；

图4为定向测量操作图；

附图中的标号分别表示：

1、对中整平系统；11、底板；12、整平脚螺旋；13、基座；14、圆水准器；15、基座锁定钮；2、照准系统；21、旋转部支架；22、望远镜；221、物镜；222、目镜；223、粗瞄准器；23、量取标识；24、竖直制动螺旋；25、竖直微动螺旋；26、水平制动螺旋；27、水平微动螺旋；28、水平旋转部；29、管水准器；3、测角系统；4、处理系统；41、计算机；42、显示屏；43、开关；44、水平度盘；45、电池；5、光纤定向系统；51、光源；52、光纤环；53、Y-波导；54、耦合器；55、探测器；56、固定支架；57、固定螺母。

以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

对本发明所涉及的术语作如下解释：

寻北零方向是指：取北偏东45°时为仪器旋转部的寻北零位置。

零位置是指：仪器的显示屏上显示水平角为零时旋转部的指向。

光纤陀螺敏感轴：过光纤环平面的中心做一条垂直于该平面的直线。

光纤陀螺仪的基本原理是基于萨格莱克(Sagnac)效应，根据Sagnac效应确定光纤转动环圈中两束相向传播光束间的光学相位，光源经光学耦合器与环圈相连，耦合器将输入光束在环圈中分成顺时针和逆时针光束，该耦合器又将输出光束叠加在一起，将两光束的相差转换成光强调制，再转换为电信号输出。

实施例1：

遵从上述技术方案，参考图1～3，本实施例给出一种光纤陀螺定向仪，包括用于调整光纤陀螺定向仪整体水平性的对中整平系统1，对中整平系统1包括基座13，对中整平系统1上方由下至上依次同轴固定设置处理系统4、测角系统3、照准系统2及光纤定向系统5，

照准系统2包括垂直设置在测角系统3上方的旋转部支架21，旋转部支架21通过水平旋转部28安装于基座13，垂直旋转部支架21设置望远镜22，望远镜22的内部中心点为竖轴VV轴、水平轴HH轴及视准轴LL轴三轴的交点，竖轴VV轴与水平轴HH轴正交，视准轴LL轴与水平轴HH轴正交，望远镜22可绕HH轴在竖直面内旋转，旋转部支架21外侧与HH轴交会处设置测量仪器高度量取标识23，望远镜22的下方设置管水准器29，旋转部支架21上设有竖直螺旋和水平螺旋；照准系统2用于使仪器中心，地上的控制点和目标点为在空间上在一条直线上；望远镜22由物镜221、目镜222、粗瞄准器223、棱镜组组成。

光纤定向系统5用于采集关于基线方位角的间接数据，如陀螺输出值ω₁₁，ω₁₂，ω₁₃，ω₁₄等数据；光纤定向系统5包括金属壳体，金属壳体内部环绕设置光纤环52，光纤环52的底部设置Y-波导53和耦合器54，金属壳体上设置光源51和探测器55，金属壳体通过固定支架56与所述照准系统2的旋转部支架21垂直连接，光源51发出的光束经过耦合器54耦合，进入Y-波导53被分成两束光，分别耦合进光纤环52，沿顺、逆时针方向传播，从光纤环52两端出来的光再经过Y-波导53二叠加产生干涉，所述光纤定向系统5通过固定支架56的内部电路与处理系统4连接。光纤环52作为光纤定向系统5的一部分，一圈圈环绕固定在金属壳体内部，壳体通过固定支架56连接在旋转部支架21上。

进一步的，竖直螺旋包括设置在旋转部支架21上与水平轴HH轴共水平面的竖直制动螺旋24和竖直微动螺旋25，水平螺旋包括设置在旋转部支架21上靠近处理系统4处的水平制动螺旋26及水平微动螺旋27，通过竖直制动螺旋24、竖直微动螺旋25可精确调整望远镜22在竖直面内所指向的方向，通过水平制动螺旋26和水平微动螺旋27可精确调整望远镜22在水平面内所指向的方向。

具体的，竖直微动螺旋25套设在竖直制动螺旋24内部，所述水平微动螺旋27套设在水平制动螺旋26内部。

进一步的，测角系统3位于照准系统2下方，包括连接轴和水平设置在连接轴顶部的测角度盘，(图中未视出)连接轴的底端垂直固定在对中整平系统1上，连接轴的顶端与水平旋转部28连接，测角系统3用于测量旋转部在照准两个目标之间的夹角。

进一步的，处理系统4用于记录和处理观测信息，包括设置在旋转部支架21下方的计算机41，计算机41与旋转部支架21装在所述水平旋转部28上，计算机41的壳体外部设置开关43，计算机41的显示屏42的上方设置所述管水准器29，计算机41的一侧设置电池45。

进一步的，对中整平系统1还包括底板11，底板11上通过整平脚螺旋12平行固定基座13，基座13的侧方设置圆水准器14和基座13锁定钮。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例给出一种寻北定向方法，首先将所述的光纤陀螺定向仪安装、调平并校正，然后进行寻北定向的测量；

进行寻北定向的测量时的测量方法包括：S1粗寻北、S2精寻北、S3观测零位置与目标位置的水平夹角和S4计算测线的方位角。

S1粗寻北包括以下步骤：

(1)旋转仪器，使光纤陀螺敏感轴指向北偏东45°方位，并通过水平制动螺旋26进行水平制动，并将该方向进行水平度盘44置零，作为寻北零方向，然后开始采集陀螺输出值ω₁₁；

(2)转动仪器并配合水平微动螺旋27使显示输入装置上的水平方向显示为180°，旋转水平制动螺旋26进行制动后，采集该方向的陀螺输出值为ω₁₂；

(3)重复步骤(2)，分别依次在水平方向为90°和270°分别采集陀螺输出值为ω₁₃和ω₁₄；

(4)计算零位置的方位角α₁，并获得寻北零方向与地理北方向之间的夹角L；

L＝α₁-45°；

S2精寻北包括以下步骤：

(1)转动仪器并配合水平微动螺旋27，使显示输入装置上的水平方向显示为：360°-L，使陀螺的敏感轴指向45°方位角方向，并通过水平制动螺旋26进行水平制动，并将该方向进行水平度盘44置零，作为最终寻北零方向，然后开始采集陀螺输出值ω₂₁；

(2)转动仪器并配合水平微动螺旋27，使显示输入装置上的水平方向显示为180°，旋转水平制动螺旋26，制动后，采集该方向的陀螺输出值为ω₂₂；

(3)重复步骤(2)，分别依次在水平方向为90°、270°、270°、90°、180°和0°采集陀螺输出值为ω₂₃、ω₂₄、ω₂₅、ω₂₆、ω₂₇和ω₂₈。

进一步的，观测零位置与目标位置的水平角包括：

(1)盘左转动仪器并配合水平微动螺旋27和竖直微动螺旋25，使望远镜22中的十字丝瞄准如图3所示的B点位上的观测棱镜中心，即光纤陀螺的视准轴位于如图3所示的AB方向，旋转水平制动螺旋26，制动后，记录显示输入装置上的水平方向值为β₁。

(2)盘右转动仪器并配合水平微动螺旋27和竖直微动螺旋25，使望远镜22中的十字丝瞄准B点位上的观测棱镜中心，旋转水平制动螺旋26，制动后，记录显示输入装置上的水平方向值为β₂。

(3)重复1)操作，得到盘左水平方向观测值为β₃；重复步骤2)得到盘右水平方向观测值为β₄。

(4)按照观测等级，检验β₁，β₂，β₃和β₄的各项限差，若符合限差要求，则如图3所示中的AC₁方向与AB方向的水平角(寻北零位置与目标方向的夹角)为：

进一步的，S4计算测线的方位角包括根据S2精寻北采集的陀螺输出值为ω₂₃、ω₂₄、ω₂₅、ω₂₆、ω₂₇和ω₂₈解算得到平均值然后根据平均值/>和S3中的零位置与目标位置的水平夹角β得到测线的方位角α；

其中，β表示S3中的零位置与目标位置的水平夹角。

实施例3

在实施例2的基础上，结合图4，本实施例给出具体的寻北定向方法，首先将光纤陀螺定向仪安装、调平并校正，然后进行寻北定向的测量。

安装与检验过程与常规测量仪器的架设、检验和矫正一致。

进行寻北定向的测量时的测量方法具体包括：

(1)安置仪器。将光纤陀螺定向仪对中整平安装在点位A上方，在点位B上方对中整平安装观测棱镜。

(2)定向测量。

S1粗寻北包括以下步骤：

(1)旋转仪器，使光纤陀螺敏感轴指向北偏东45°方位，即如图3所示的AC₁方向，并通过水平制动螺旋26进行水平制动，并将该方向进行水平度盘44置零，作为寻北零方向，然后开始采集陀螺输出值ω₁₁＝486.4117。

(2)转动仪器并配合水平微动螺旋27使显示输入装置上的水平方向显示为180°，旋转水平制动螺旋26进行制动后，采集该方向的陀螺输出值为ω₁₂＝558.3804。

(3)重复步骤(2)，分别依次在水平方向为90°和270°分别采集陀螺输出值为ω₁₃和ω₁₄；即依次在如图3所示的AC₂方向和AC₄方向分别采集陀螺输出值为ω₁₃＝-492.4965和ω₁₄＝554.9057。

(4)计算零位置的方位角α₁，并获得寻北零方向与地理北方向之间的夹角L；

L＝α₁-45°。

计算得到零位置的方位角α₁＝48°40′29″，L＝3°40′29″。

S2精寻北包括以下步骤：

(1)转动仪器并配合水平微动螺旋27，使显示输入装置上的水平方向显示为：360°-L，即356°19′31″，使陀螺的敏感轴指向45°方位角方向，即如图3所示的AC₁方向。并通过水平制动螺旋26进行水平制动，并将该方向进行水平度盘44置零，作为最终寻北零方向，然后开始采集陀螺输出值ω₂₁＝523.5515；

(2)转动仪器并配合水平微动螺旋27，使显示输入装置上的水平方向显示为180°，图3所示的AC₃方向，旋转水平制动螺旋26，制动后，采集该方向的陀螺输出值为ω₂₂＝-523.5472；

(3)重复步骤(2)，分别依次在水平方向为90°、270°、270°、90°、180°和0°采集陀螺输出值为ω₂₃、ω₂₄、ω₂₅、ω₂₆、ω₂₇和ω₂₈。即依次在如图3所示的AC₂方向、AC₄方向、AC₄方向、AC₂方向、AC₃方向和AC₁方向分别采集陀螺输出值为ω₂₃＝-526.1381、ω₂₄＝521.6235、ω₂₅＝521.8851、ω₂₆＝-525.6560、ω₂₇＝-524.1480和ω₂₈＝522.3693。

S3观测零位置与目标位置的水平角(零位置指如图4所示的AC1的方向，也是此时仪器显示屏42幕上水平角为0°时的位置，目标位置是图4所示的AB的位置)。

1)盘左转动仪器并配合水平微动螺旋27和竖直微动螺旋25，使望远镜22中的十字丝瞄准B点位上的观测棱镜中心，即光纤陀螺的视准轴位于如图3所示的AB方向，旋转水平制动螺旋26，制动后，显示输入装置上的水平角为β₁＝224°46′01″。

2)盘右转动仪器并配合水平微动螺旋27和竖直微动螺旋25，使望远镜22中的十字丝瞄准B点位上的观测棱镜中心，即光纤陀螺的视准轴位于如图3所示的AB方向，旋转水平制动螺旋26，制动后，显示输入装置上的水平角为β₂＝44°46′11″。

3)重复步骤1)操作，得到盘左的水平方向观测值为β₃＝224°45′56″；重复步骤2)操作，得到盘右的水平方向观测值为β₄＝44°45′59″。

如图3所示中的AC₁方向与AB方向的水平夹角为：

S4计算测线的方位角包括根据S2精寻北采集的陀螺输出值为ω₂₃、ω₂₄、ω₂₅、ω₂₆、ω₂₇和ω₂₈解算得到平均值然后根据平均值/>和S3中的零位置与目标位置的水平夹角β得到测线的方位角α；

其中，β表示S3中的零位置与目标位置的水平夹角。

光纤陀螺定向原理是利用地球自转角速度的水平北向分量是方位角的函数，即：

ω＝ω_e·cosλ·cosα

式中：ω为地球自转角速度的在陀螺敏感轴方向的水平分量；ω_e为地球自转角速度；λ为当地纬度；α为载体的方位角。只要能够精确地测出地球自转角速度北向分量的大小，便可求得方位角。当仪器的旋转部精平水平时，光纤陀螺仪用于敏感北向分量。驱动旋转部转动，精确定位于四个特定位置(α、α+90°、α+180°、α+270°)，并在各位置上测量陀螺仪的输出量。

式中：ω1、ω2、ω3、ω4分别为四个特定位置(α、α+90°、α+180°、α+270°)时陀螺仪的输出值；ω₀为光纤陀螺零偏值，K为标定因数，ε(t)为随机漂移。ω1与ω3做差，ω4和ω2做差得到：

两公式相除，认为随机漂移可以抵消，因此对上面采集的八个方向的陀螺输出值进行解算，得到方位角：

测线A→B的陀螺方位角为：

光纤陀螺定向系统是利用陀螺在平面内相对地球静止时感测到的地球自转角速度在光轴上的分量特性而设计的一个定向系统。光纤陀螺仪是一种新型陀螺仪，具有惯性传感器效应，可用来测量载体相对惯性空间的角运动。作为角速度测量元件，陀螺仪起着至关重要的作用。实际应用中，由于机电陀螺仪技术成熟、漂移小和精度高，使其在陀螺定向仪中多被采用；但机电陀螺仪在环境适应性上有缺陷，如抗振性差和低温工作受限等缺点。而光学原理的陀螺仪内部无活动部件，故能够克服传统机电陀螺仪的这些缺点。

与激光陀螺仪相比，光纤陀螺的成本低，性价比高；体积小、功耗低、应用灵活；克服了激光陀螺闭锁带来的负效应；随着工艺和信号处理方案的发展，精度也可以和激光陀螺相当。故在满足精度要求的前提下，光纤陀螺必将被越来越多的应用于定向仪中。

综上所述，光纤陀螺仪是目前最具发展前途的陀螺仪。相较于MEMS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，随着中国航空航天、军队装备等军用领域装备升级，光纤陀螺仪依然是其首要选择。而在民用领域，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。

Claims (10)

1.一种光纤陀螺定向仪，包括用于调整光纤陀螺定向仪整体水平性的对中整平系统(1)，对中整平系统(1)包括基座(13)，对中整平系统(1)上方由下至上依次同轴固定设置处理系统(4)、测角系统(3)、照准系统(2)及光纤定向系统(5)，其特征在于，

所述照准系统(2)包括垂直设置在测角系统(3)上方的旋转部支架(21)，旋转部支架(21)通过水平旋转部(28)安装于基座(13)，垂直旋转部支架(21)设置望远镜(22)，望远镜(22)的内部中心点为竖轴VV轴、水平轴HH轴及视准轴LL轴三轴的交点，竖轴VV轴与水平轴HH轴正交，视准轴LL轴与水平轴HH轴正交，望远镜(22)可绕HH轴在竖直面内旋转，旋转部支架(21)外侧与HH轴交会处设置测量仪器高度量取标识(23)，望远镜(22)的下方设置管水准器(29)，旋转部支架(21)上设有竖直螺旋和水平螺旋；

所述光纤定向系统(5)包括金属壳体，金属壳体内部环绕设置光纤环(52)，光纤环(52)的底部设置Y-波导(53)和耦合器(54)，金属壳体上设置光源(51)和探测器(55)，金属壳体通过固定支架(56)与所述照准系统(2)的旋转部支架(21)垂直连接，光源(51)发出的光束经过耦合器(54)耦合，进入Y-波导(53)被分成两束光，分别耦合进光纤环(52)，沿顺、逆时针方向传播，从光纤环(52)两端出来的光再经过Y-波导(53)二叠加产生干涉，所述光纤定向系统(5)通过固定支架(56)的内部电路与处理系统(4)连接。

2.根据权利要求1所述的光纤陀螺定向仪，其特征在于，所述竖直螺旋包括设置在旋转部支架(21)上与水平轴HH轴共水平面的竖直制动螺旋(24)和竖直微动螺旋(25)，水平螺旋包括设置在旋转部支架(21)上靠近处理系统(4)处的水平制动螺旋(26)及水平微动螺旋(27)。

3.根据权利要求2所述的光纤陀螺定向仪，其特征在于，所述竖直微动螺旋(25)套设在竖直制动螺旋(24)内部，所述水平微动螺旋(27)套设在水平制动螺旋(26)内部。

4.根据权利要求1所述的光纤陀螺定向仪，其特征在于，所述测角系统(3)位于照准系统(2)下方，包括连接轴和水平设置在连接轴顶部的测角度盘，连接轴的底端垂直固定在对中整平系统(1)上，连接轴的顶端与水平旋转部(28)连接。

5.根据权利要求1所述的光纤陀螺定向仪，其特征在于，所述处理系统(4)用于记录和处理观测信息，包括设置在旋转部支架(21)下方的计算机(41)，计算机(41)与旋转部支架(21)装在所述水平旋转部(28)上，计算机(41)的壳体外部设置开关(43)，计算机(41)的显示屏(42)的上方设置所述管水准器(29)，计算机(41)的一侧设置电池(45)。

6.根据权利要求1所述的光纤陀螺定向仪，其特征在于，所述对中整平系统(1)还包括底板(11)，底板(11)上通过整平脚螺旋(12)平行固定基座(13)，基座(13)的侧方设置圆水准器(14)和基座(13)锁定钮。

7.一种寻北定向方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一所述的光纤陀螺定向仪，包括首先将光纤陀螺定向仪安装、调平并校正，然后进行寻北定向的测量；

进行寻北定向的测量时的测量方法包括：S1粗寻北、S2精寻北、S3观测零位置与目标位置的水平夹角和S4计算测线的方位角。

8.根据权利要求7所述的寻北定向方法，其特征在于，S1粗寻北包括以下步骤：

(1)旋转仪器，使光纤陀螺敏感轴指向北偏东45°方位，并通过水平制动螺旋(26)进行水平制动，并将该方向进行水平度盘(44)置零，作为寻北零方向，然后开始采集陀螺输出值ω₁₁；

(2)转动仪器并配合水平微动螺旋(27)使显示输入装置上的水平方向显示为180°，旋转水平制动螺旋(26)进行制动后，采集该方向的陀螺输出值为ω₁₂；

(3)重复步骤(2)，分别依次在水平方向为90°和270°分别采集陀螺输出值为ω₁₃和ω₁₄；

(4)计算零位置的方位角α₁，并获得寻北零方向与地理北方向之间的夹角L；

L＝α₁-45°。

9.根据权利要求7所述的寻北定向方法，其特征在于，S2精寻北包括以下步骤：

(1)转动仪器并配合水平微动螺旋(27)，使显示输入装置上的水平方向显示为：360°-L，使陀螺的敏感轴指向45°方位角方向，并通过水平制动螺旋(26)进行水平制动，并将该方向进行水平度盘(44)置零，作为最终寻北零方向，然后开始采集陀螺输出值ω₂₁；

(2)转动仪器并配合水平微动螺旋(27)，使显示输入装置上的水平方向显示为180°，旋转水平制动螺旋(26)，制动后，采集该方向的陀螺输出值为ω₂₂；

(3)重复步骤(2)，分别依次在水平方向为90°、270°、270°、90°、180°和0°采集陀螺输出值为ω₂₃、ω₂₄、ω₂₅、ω₂₆、ω₂₇和ω₂₈。

10.根据权利要求9所述的寻北定向方法，其特征在于，S4计算测线的方位角包括根据S2精寻北采集的陀螺输出值为ω₂₃、ω₂₄、ω₂₅、ω₂₆、ω₂₇和ω₂₈解算得到平均值然后根据平均值/>和S3中的零位置与目标位置的水平夹角β得到测线的方位角α；

其中，β表示S3中的零位置与目标位置的水平夹角。