惯性导航测量技术是非开挖技术的重要基础,但是受地质、地层条件、管线埋深等因素影响,使用惯性导航系统测量的大部分地下管线轨迹精度低、校准困难。因而迫切需要对现有的测量技术与数据处理方法进行优化提升,以满足现今非开挖技术工程的较高精度需求。光纤陀螺作为轨迹探测系统的重要传感器之一,是整个地下管线轨迹测量系统的硬件系统的基础。地下管线轨迹测量系统引入计算机技术、传感器技术、现代数字信号处理技术与通信技术,能实现地下管线轨迹的三维测量。但是受内部机械结构与电气系统设计等的限制,实际测量时,管道内部障碍物与几何走向变化会引起的测量仪器系统随机振动,从而对光纤陀螺的实际测量精度造成不同程度的影响。本文研究的重点是通过大量的仿真实验,研究振动对惯性导航测量系统中的光纤陀螺影响,找出振动对光纤陀螺精度影响的关键因素,进而使用狼群算法完成振动误差的分析与补偿,以最大限度地减小或消除振动对光纤陀螺测量精度造成的影响,提高系统的测量精度。本论文通过分析以光纤陀螺为重要传感器的地下管线轨迹测量系统的工作原理,分机械系统、软件系统以及控制系统三部分开展分析振动仿真实验,使用狼群算法对仿真结果进行分析补偿。本文论述的轨迹测量系统能够完成具有一定管径大小的竣工管线轨迹测量,完成管线的三维轨迹探测。通过仿真实验,在不同的方向上进行振动实验,找出影响光纤陀螺精度的关键因素。具体研究工作如下:1.研究了光纤陀螺的基本原理与工程应用,以及作为惯性导航系统的主要传感器件的基本特征、基本参数及其物理意义。在此基础上,给出了光纤陀螺的具体功能以及可能存在的精度误差来源;2.研究了轨迹测量系统的硬件部分的设计与改进,以及其管内探测装置的电气结构的完善与优化。主要完成了其中的机械系统的设计,总体电路的设计与相关电子元器件的选择;其中重点介绍了其中的三爪行进轮的结构,与其中编码器的选型与功能。同时完成了测量系统管内探测装置的硬件设计。硬件总成设计完成后,进行了相关的综合调试。3.基于测量系统要完成的软件功能,完成了系统的软件集成部分设计。按照下位机程序设计,介绍了整个程序设计的基本步骤,完成了数据采集模块、数据处理模块等程序设计与代码的编写,同时使用基于Matlab的脚本文件,完成了地下管线轨迹成像的算法编写。最后,将整个轨迹测量系统放在校验平台上进行综合调试,使测量系统达到最佳使用状态。4.基于振动理论,对管道内部障碍物与几何走向变化引起的测量仪器系统的随机振动进行了振动模拟实验。使用随机振动模型,在X、Y、Z轴三个不同方向上进行振动实验,较为深入地分析了振动对光纤陀螺的影响;使用狼群算法对振动误差进行了分析与补偿,获取较好的补偿效果。