一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置制造方法及图纸

技术编号:18760544 阅读:30 留言:0更新日期:2018-08-25 08:42
本发明专利技术公开了一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,包括上盖、外罩和底座,且所述上盖、外罩和底座紧密结合形成三维腔体结构,还包括设于所述三维腔体结构内的光纤惯组本体、转位机构以及电路组件,所述转位机构包括内框驱动控制组件和外框驱动控制组件,所述光纤惯组本体包括三轴光纤陀螺、石英挠性加速度计、角度传感器、动齿盘及棱镜。本发明专利技术的基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,采用器件与系统一体化、模块化集成设计和空间复用技术,解决了现有光纤陀螺车载定位定向仪体积大,质量大的问题,实现了小型化,提供了系统的环境适应性、减小了系统的体积重量,并提高了系统可靠性性和可维修性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置
本专利技术属于惯性组合导航和安全检测
,更具体地,涉及一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置。
技术介绍
惯性定位定向系统是一种利用惯性敏感组合以及加速度进行坐标定位的装置,其工作原理与半解析式惯性导航系统工作原理基本上相同。系统工作之前首先进行初始对准,使惯性敏感组合平台台体相对当地水平面调平,使北加速度表和东加速度表的敏感轴分别对准北向和东向。并将起始点的大地参数输入系统的计算机。装有惯性测量系统的地面运载工具(如汽车)出发以后,惯性敏感组合利用三个加速度表分别测出沿北、东、垂直三个方向的运动加速度,以数字形式输入车载计算机,进行两次积分运算后得到沿北、东、垂直三个方向的位置变化量,再分别与它们的初值相加即得到每时每刻的位置坐标,达到定位的目的。但随着人民生活中对定位技术的需要越来越高,现有的惯性定位定向装置的使用性已经不能满足新的需求,出现了诸多弊端,比如现有的系统自主进行性能监控和分析能力不强,人为操作因素较多,由于系统体积和质量教大,灵活性大大降低;随着现代化设备的发展,需要即时定位的装置越来越多,但现有系统的可兼容能力,很难适应新出现的诸多设备,现有系统维护人员和维护设备较多,即可靠性可维护性差,现实中需要定位装置使用的环境越来越复杂,现有系统环境适应能力较差。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本专利技术提供一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,其目的在于采用器件与系统一体化,模块化集成设计,克服了现有技术的不足,采用空间复用技术,解决了现有光纤陀螺车载定位定向仪体积大,质量大的问题,实现了小型化,提供了系统的环境适应性、减小了系统的体积重量,并提高了系统可靠性性和可维修性。为了实现上述目的,本专利技术提供一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,包括上盖、外罩和底座,且所述上盖、外罩和底座紧密结合形成三维腔体结构,还包括设于所述三维腔体结构内的光纤惯组本体、转位机构以及电路组件;其中,所述光纤惯组本体设于三维腔体结构的中心,所述转位机构通过转位机构支架固定在所述底座上,所述电路组件充分利用所述转位机构留下的空间设于所述三维腔体结构的四周以形成环形结构,且通过所述上盖及连接螺钉将所述外罩和底座全部封闭以进一步减小该装置的体积;所述转位机构包括内框驱动控制组件和外框驱动控制组件,所述内框驱动控制组件和外框驱动控制组件均采用力矩电机直驱方式,高精度光栅与转位电机同轴安装,用于所述内框驱动控制组件和外框驱动控制组件实时转动角度,实现位置与速度闭环;以及所述光纤惯组本体包括三轴光纤陀螺、石英挠性加速度计、角度传感器、动齿盘及棱镜,所述光纤惯组本体用于在电机驱动作用下旋转实现转位动作,所述棱镜用于实现定向后的光学传递,所述三轴光纤陀螺、石英挠性加速度计和角度传感器用于感应装置的角速度和加速度以实现导航解算并输出定向结果。进一步地,所述转位机构包括锁紧组件,所述锁紧组件采用三个端齿盘单端锁紧方式,通过控制中间齿盘与其它两个齿盘的脱开与啮合以实现整机锁紧或实现所述外框驱动控制组件单独锁紧。进一步地,所述外框驱动控制组件包括第一外框、第二外框和轴承,所述第一外框、第二外框通过定位销及螺钉连接为一体并通过所述轴承分别支撑固定在第一支座、第二支座上。进一步地,所述外框驱动控制组件包括外框转位电机,所述外框转位电机为力矩电机,其转子固定在所述第一支座上,定子与所述第二外框连接。进一步地,所述外框驱动控制组件包括圆光栅,所述圆光栅与所述第一外框同轴安装,用于对所述外框驱动控制组件转位组合的位置进行监测与反馈。进一步地,所述内框驱动控制组件包括惯组、支撑轴承、驱动电机、圆光栅和读数头。进一步地,所述电路组件包括导航及控制组件、电源组件、数据处理组件、转位机构驱动电路组件和加速度计转换信号处理组件。进一步地,所述导航及控制组件采集里程仪、高度计以及IMU信息并进行导航解耦。进一步地,所述底座上设有底板,且所述底座与底板接触部分设有安装螺纹,并通过安装螺钉实现固定连接。进一步地,所述底座与底板接触面的间隙内设有减振垫。总体而言,通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:(1)本专利技术的基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,包括箱体、底座、光纤惯组本体、转位机构、电路组件,转为机构放置在装置支架上,系统电缆放置在装置箱体四周,充分利用转位机构留下的空间,布局在四周,形成环形结构,且最终通过箱体的上盖及连接螺钉将箱体全部封闭,采用器件与系统一体化,模块化集成设计,克服了现有技术的不足,采用空间复用技术,解决了现有光纤陀螺车载定位定向仪体积大,质量大的问题,实现了小型化,提供了系统的环境适应性、减小了系统的体积重量,并提高了系统可靠性性和可维修性。(2)本专利技术的基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,采用空间复用技术,惯组本体的各部件不再采取传统的积木式组合安装方式,而是在空间上采取相互侵入避让的设计,提高部件组合的空间紧凑度,局部释放自由空间以供它用,解决了现有光纤陀螺车载定位定向仪体积大,质量大的问题,实现了小型化,提高了灵活性。(3)本专利技术的基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,惯组本体结构与转位机构结构开展联合设计,转位机构将最小双轴回转空间提供给惯组本体进行结构设计,转位机构所有功能模块只能在最小回转空间和最小器件决定的尺寸范围内布局,增强了系统兼容性。(4)本专利技术的基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,惯组本体结构设计完成必须的陀螺仪、加速度计布局后,将部分电路板移至转位机构中安装,移出的电路板在惯组本体上预留调试用安装接口,从而减小惯组本体的双轴旋转直径。(5)本专利技术的基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,采用三轴一体化化高精度光纤陀螺,采用空间复用设计,以陀螺骨架作为惯组的本体结构体,通过惯组本体上安装孔实现三个光纤环正交安装,三个光纤化按照大环、中环、小环分布安装,空间实现复用。(6)本专利技术的基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,转位机构的内框架采用隐性设计,即将内框与惯组本体为一体,轴承直接安装本体上,实现小型化设计要求,转位机构控制电路两块安装在外框架上。转位机构的内、外框均采用分体式直流力矩电机(直驱方式)+高精度圆光栅(测角)组合,有利于两回转轴系的小型化设计,旋转机构的设计转动精度为3′以内。(7)本专利技术的基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,所有电路组件以导航及控制组件为信号接口中心,所有功能模块电气信号通过导航及控制组件相连,导航及控制组件实现了电气连接和转接功能。包含了所有光纤陀螺的调试接口,以便在不拆转位结构情况下,实现对陀螺的调试。附图说明图1为本专利技术实施例一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置外观结构示意图;图2为本专利技术实施例一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置内部结构示意图;图3为图2的内部结构示意图;图4为本专利技术实施例一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置的箱体及底座结构示意图;图5为本专利技术实施例一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置转位机构与惯组底座和支架结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,包括上盖、外罩和底座,且所述上盖、外罩和底座紧密结合形成三维腔体结构,其特征在于,还包括设于所述三维腔体结构内的光纤惯组本体、转位机构以及电路组件;其中,所述光纤惯组本体设于三维腔体结构的中心,所述转位机构通过转位机构支架固定在所述底座上,所述电路组件充分利用所述转位机构留下的空间设于所述三维腔体结构的四周以形成环形结构,且通过所述上盖及连接螺钉将所述外罩和底座全部封闭以进一步减小该装置的体积;所述转位机构包括内框驱动控制组件和外框驱动控制组件,所述内框驱动控制组件和外框驱动控制组件均采用力矩电机直驱方式,高精度光栅与转位电机同轴安装,用于所述内框驱动控制组件和外框驱动控制组件实时转动角度,实现位置与速度闭环;以及所述光纤惯组本体包括三轴光纤陀螺、石英挠性加速度计、角度传感器、动齿盘及棱镜,所述光纤惯组本体用于在电机驱动作用下旋转实现转位动作,所述棱镜用于实现定向后的光学传递,所述三轴光纤陀螺、石英挠性加速度计和角度传感器用于感应装置的角速度和加速度以实现导航解算并输出定向结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,包括上盖、外罩和底座,且所述上盖、外罩和底座紧密结合形成三维腔体结构,其特征在于,还包括设于所述三维腔体结构内的光纤惯组本体、转位机构以及电路组件;其中,所述光纤惯组本体设于三维腔体结构的中心,所述转位机构通过转位机构支架固定在所述底座上,所述电路组件充分利用所述转位机构留下的空间设于所述三维腔体结构的四周以形成环形结构,且通过所述上盖及连接螺钉将所述外罩和底座全部封闭以进一步减小该装置的体积;所述转位机构包括内框驱动控制组件和外框驱动控制组件,所述内框驱动控制组件和外框驱动控制组件均采用力矩电机直驱方式,高精度光栅与转位电机同轴安装,用于所述内框驱动控制组件和外框驱动控制组件实时转动角度,实现位置与速度闭环;以及所述光纤惯组本体包括三轴光纤陀螺、石英挠性加速度计、角度传感器、动齿盘及棱镜,所述光纤惯组本体用于在电机驱动作用下旋转实现转位动作,所述棱镜用于实现定向后的光学传递,所述三轴光纤陀螺、石英挠性加速度计和角度传感器用于感应装置的角速度和加速度以实现导航解算并输出定向结果。2.根据权利要求1所述的一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,其特征在于,所述转位机构包括锁紧组件,所述锁紧组件采用三个端齿盘单端锁紧方式,通过控制中间齿盘与其它两个齿盘的脱开与啮合以实现整机锁紧或实现所述外框驱动控制组件单独锁紧。3.根据权利要求1所述的一种基于空间复用小型化高精度光纤惯性定位定向装置,其特征在于,所述外框驱动控制组件包括第一外框、第二外...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈贵金胡琪波孙章鹤陈成姜见龙彭志强李亮蔡建军
申请(专利权)人:湖北三江航天红峰控制有限公司
类型:发明
国别省市:湖北,42

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