一种基于光纤IMU的新型直升机地平仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于光纤IMU的新型直升机地平仪，包括光纤IMU、接口电路板、信号处理计算机电路板、二次电源电路板、母板电路板和有源矩阵液晶显示单元；光纤IMU包括本体结构、IMU信号采集电路板、三个光纤陀螺仪和三个MEMS加速度计，本体结构上包括三个两两正交的安装区域，每个安装区域内分别设置有一个光纤陀螺仪和一个加速度计，各光纤陀螺仪和各加速度计均与IMU信号采集电路板相连；直升机供电电源与接口电路板相连，接口电路板、二次电源电路板和信号处理计算机板均与母板电路板相连，IMU信号采集电路板以及有源矩阵液晶显示单元均与信号处理计算机板相连。优点是：采用光纤IMU实现全固态的地平仪替代传统机械转子陀螺地平仪，提高可靠性和精度。提高可靠性和精度。提高可靠性和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤IMU的新型直升机地平仪


[0001]本技术涉及航空仪表
，尤其涉及一种基于光纤IMU的新型直升机地平仪。

技术介绍

[0002]地平仪是用来测量直升机相对于地平线的姿态角的，传统地平仪主要由机械转子陀螺系统、上锁机构、指示系统、调整机构、故障信号系统等组成。其中机械转子陀螺系统是地平仪的核心组成部分，陀螺系统利用三自由度陀螺和修正装置建立一条稳定的人工地垂线，修正装置实际上是一种旋转重力摆，摆在直升机平飞(没有加速度)时受地心引力的作用，可以测定地垂线的方向，但是摆在直升机作加速运动时，就受惯性力的影响而偏离地垂线方向，这种特性，称为摆的地垂线。地平仪中的摆在直升机等速直线飞行时能够测出地垂线的方向，但在直升机作机动飞行时，摆将偏离地垂线。
[0003]陀螺在变速旋转后，自转轴在空间可保持方向的稳定，不受直升机加速度的影响，但是，由陀螺内外环轴承的摩擦、静平衡不良，地球自转或陀螺随直升机一起相对地球运动等原因，陀螺自转轴将进动偏离原来所在的地垂线位置，所以陀螺是不能测定地垂线方向的。
[0004]由此可知，陀螺具有稳定性，而没有地垂线；摆有地垂线而没有稳定性，所以在传统地平仪中，正是将摆和陀螺结合在一起，利用摆的地垂线修正陀螺对地垂线的偏离，利用陀螺的稳定性稳定摆对地垂线的偏离来确定一条人工地垂线。在直升机平飞时，由于没有加速度，因此旋转垂力摆具有良好的地垂线，可以测定地垂线的方向。但这种情形只是暂时的，由于陀螺“自走”，陀螺自转轴将偏离地垂线，此时摆将产生修正力矩对陀螺修正，即通过摆的重力产生的修正力矩使得陀螺自转轴保持在地垂线上。
[0005]传统地平仪由于转动部件较多，经常发生故障，使得产品在服役过程中经常需要返厂维修，不仅可靠性低，而且全寿命周期内成本费用较高。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种基于光纤IMU的新型直升机地平仪，从而解决现有技术中存在的前述问题。
[0007]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0008]一种基于光纤IMU的新型直升机地平仪，包括光纤IMU、接口电路板、信号处理计算机电路板、二次电源电路板、母板电路板和有源矩阵液晶显示单元；所述光纤IMU包括本体结构、IMU信号采集电路板、三个光纤陀螺仪和三个MEMS加速度计，所述本体结构上包括三个两两正交的安装区域，每个安装区域内分别设置有一个光纤陀螺仪和一个加速度计，各所述光纤陀螺仪和各所述加速度计均与所述IMU信号采集电路板相连；直升机供电电源与所述接口电路板相连，所述接口电路板、二次电源电路板和信号处理计算机板均与所述母板电路板相连，所述IMU信号采集电路板以及有源矩阵液晶显示单元均与所述信号处理计
算机板相连。
[0009]优选的，新型直升机地平仪包括呈长方体形的壳体，所述有源矩阵液晶显示单元嵌入在所述壳体周向一侧，所述壳体内部设置有平行于有源矩阵液晶显示单元所在侧的挡板，所述挡板将壳体内部分割成并列的第一放置区和第二放置区，所述光纤IMU设置在所述第一放置区，接口电路板、二次电源电路板和信号处理计算机电路板平行于挡板间隔设置在第二放置区，所述信号处理计算机位于靠近挡板的一侧，所述接口电路板位于远离挡板的一侧，所述挡板上设置有供线路穿过的连接孔，所述IMU信号采集电路板以及有源矩阵液晶显示单元经所述挡板与所述信号处理计算机相连；所述壳体周向与有源矩阵液晶显示单元所在侧相对的一侧设置有电源接口，所述接口电路板经所述电源接口与所述直升机供电电源相连。
[0010]优选的，所述母板电路板设置在第二放置区内，所述接口电路板、二次电源电路板和信号处理计算机电路板上均设置有连接器，所述接口电路板、二次电源电路板和信号处理计算机电路板分别经过自身设置的连接器与母板电路板相连。
[0011]优选的，所述第二放置区内相对两侧的内壁上分别对应间隔设置有三个竖直延伸的插槽，所述接口电路板、所述二次电源电路板和信号处理计算机电路板的周向相对两侧分别对应插入相应的插槽中，令接口电路板、二次电源电路板和信号处理计算机电路板相互平行且间隔固定在第二放置区内。
[0012]优选的，所述接口电路板接收直升机供电电源提供的电源，二次电源电路板将直升机供电电源提供的电源进行DC
‑
DC变换，生成新型直升机地平仪所需的二次电源；所述信号处理计算机电路板对IMU信号采集电路板采集的光纤IMU的惯性传感器数据进行姿态解算，并将解算后获取的直升机的俯仰角和倾斜角发送给有源矩阵液晶显示单元进行显示。
[0013]本技术的有益效果是：1、采用了高精度光纤IMU实现了全固态的电子式地平仪，替代了传统机械转子陀螺地平仪，提高了地平仪的可靠性和精度。2、采用有源矩阵液晶显示单元实现了直升机水平姿态角的显示，且具备夜视兼容功能，保证驾驶员能够随时查看直升机的水平姿态角。3、该新型直升机地平仪能够与其他机载设备互联，从而实现其功能扩展。
附图说明
[0014]图1是本技术实施例中新型直升机地平仪的结构示意图；
[0015]图2是本技术实施例中壳体的结构示意图；
[0016]图3是本技术实施例中光纤IMU的结构示意图；
[0017]图4是本技术实施例中有源矩阵液晶显示单元的结构示意图。
[0018]图中：1、本体结构；2、安装区域；3、光纤陀螺仪；4、壳体；5、挡板；6、第一放置区；7、第二放置区；8、接口电路板；9、二次电源电路板；10、信号处理计算机电路板；11、有源矩阵液晶显示单元；12、插槽。
具体实施方式
[0019]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用
新型，并不用于限定本技术。
[0020]如图1至图4所示，本实施例中，提供了一种基于光纤IMU的新型直升机地平仪，包括光纤IMU、接口电路板8、信号处理计算机电路板10、二次电源电路板9、母板电路板和有源矩阵液晶显示单元11；所述光纤IMU包括本体结构1、IMU信号采集电路板、三个光纤陀螺仪3和三个MEMS加速度计，所述本体结构1上包括三个两两正交的安装区域2，每个安装区域2内分别设置有一个光纤陀螺仪3和一个加速度计，各所述光纤陀螺仪3和各所述加速度计均与所述IMU信号采集电路板相连；直升机供电电源与所述接口电路板8相连，所述接口电路板8、二次电源电路板9和信号处理计算机板10均与所述母板电路板以及直升机供电电源相连，所述IMU信号采集电路板以及有源矩阵液晶显示单元11均与所述信号处理计算机电路板10相连。
[0021]如图2所示，本实施例中，新型直升机地平仪包括呈长方体形的壳体4，所述有源矩阵液晶显示单元11嵌入在所述壳体4周向一侧，所述壳体4内部设置有平行于有源矩阵液晶显示单元11所在侧的挡板5，所述挡板5将壳体4内部分割成并列的第一放置区6和第二放置区7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤IMU的新型直升机地平仪，其特征在于：包括光纤IMU、接口电路板、信号处理计算机电路板、二次电源电路板、母板电路板和有源矩阵液晶显示单元；所述光纤IMU包括本体结构、IMU信号采集电路板、三个光纤陀螺仪和三个MEMS加速度计，所述本体结构上包括三个两两正交的安装区域，每个安装区域内分别设置有一个光纤陀螺仪和一个加速度计，各所述光纤陀螺仪和各所述加速度计均与所述IMU信号采集电路板相连；直升机供电电源与所述接口电路板相连，所述接口电路板、二次电源电路板和信号处理计算机板均与所述母板电路板相连，所述IMU信号采集电路板以及有源矩阵液晶显示单元均与所述信号处理计算机板相连。2.根据权利要求1所述的基于光纤IMU的新型直升机地平仪，其特征在于：新型直升机地平仪包括呈长方体形的壳体，所述有源矩阵液晶显示单元嵌入在所述壳体周向一侧，所述壳体内部设置有平行于有源矩阵液晶显示单元所在侧的挡板，所述挡板将壳体内部分割成并列的第一放置区和第二放置区，所述光纤IMU设置在所述第一放置区，接口电路板、二次电源电路板和信号处理计算机电路板平行于挡板间隔设置在第二放置区，所述信号处理计算机位于靠近挡板的一侧，所述接口电路板位于远离挡板的一侧，所述挡板上设置有供线路穿过的连接孔，所述IMU信号采集电路板以及有源矩阵液晶显示单元经所述挡板与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志雄，张海波，李翔，王帅，李德辉，
申请(专利权)人：北京安达维尔航空设备有限公司，
类型：新型
国别省市：