由于定向精度高、不受气候条件限制、在任何时间和地点都可以全天候自主寻北测量,陀螺经纬仪成为工程测量及军事领域中用以定向和确定方位的主要仪器之一。传统陀螺经纬仪寻北时大多采用人工测量,自动化程度低,已无法满足现代应用的需求。新式全自动陀螺经纬仪被发达国家所垄断,为了实现全自动陀螺经纬仪的国产化,利用最新科学技术方法,结合现代传感技术、现代数字信号处理技术及自动控制技术,以现有JT-15型陀螺经纬仪为样机,探索实现陀螺经纬仪数字化及全自动化的关键技术,为最终实现全自动陀螺经纬仪打下基础。设计了陀螺仪数字化测量系统,实现了光标采集与寻北测量的数字化及自动化,为寻北算法的研究搭建了便利平台;设计了陀螺仪自动粗寻北系统,利用模糊控制算法控制实现了陀螺仪粗寻北的自动化;基于数字化测量系统,研究了实时中天法及积分法寻北算法;提出磁传感器与陀螺粗、精寻北相结合的全自动寻北方案;完成一套全自动寻北仪实验装置,验证了方案的可行性和合理性。构建陀螺经纬仪运动数字信号的数据采集和处理的软硬件系统。CCD采集陀螺仪光标信号,信号经过放大、模数转换后由DSP处理器进行处理和寻北计算,实现了陀螺经纬仪数字化。设计了转台系统,通过减速机构,实现转动速度的细分。由DSP处理器、步进电机驱动器、步进电机、电子罗盘形成一个闭环控制系统。以电子罗盘输出陀螺经纬仪照准部与真北方向的偏角作为反馈信号, DSP处理器进行解算,并利用模糊控制算法控制步进电机的运动,逐步逼近,实现粗寻北自动化。此项技术已申请发明专利,并进入了实质审查阶段,专利申请号为200610014751.4。基于陀螺经纬仪运动的近似正弦曲线,在分析陀螺仪定向传统中天法的基础上,提出光标在任何位置处即可开始进行寻北测量的实时中天法,该方法在保证精度的同时提高了寻北速度。利用CCD信号采集系统,实现对陀螺仪运动整个过程进行记录。根据所记录的运动曲线,推导积分法的基本原理和公式,完成积分法寻北算法的研究及其在数字化DSP寻北系统中实现和应用。陀螺仪数字化测量子系统、陀螺仪灵敏部自动升降子系统、粗寻北自动控制子系统,经DSP和CPLD的总体控制协调,结合全自动寻北算法方案,合作完成了全自动智能寻北系统的实验装置。通过JT-15型陀螺经纬仪样机寻北实验表明,当寻北时间为13min时,寻北精度为8″;当寻北时间为6min时,寻北精度为25″,验证了实验装置方案的可行性及合理性。