一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统，包括，下视自稳地景导航探测系统，通过导航计算机、驱动控制器、光电传感器、微机传感器和无刷电机等功能组件，结合系统上电水平自对准，在紧凑空间内实现了具备下视自稳能力的地景导航探测光电系统；微型非球面双轴自稳云台机构，以光电镜头前端为自稳调节轴心，通过设计一种紧凑的俯仰轴与滚转轴同步直驱结构，消除了级联自稳云台的球面运动，结合微机电传感器的实时采样进行无刷电机控制，形成了一种微型、非球面的双轴自稳机构。通过微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统，可无需升降装置，在基本不改变飞行器气动外形的基础上，有效提升地景导航探测设备的精度及可靠性。度及可靠性。度及可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统


[0001]本专利技术属于景象匹配导航
，涉及一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统。

技术介绍

[0002]光电系统的高可靠下视自稳定，是确保地景匹配导航探测系统定位精度及可靠性的关键。现有技术中的自稳云台多为偏航、滚转、俯仰级联传动，级联的球面运动形式导致了运动空间较大，且为了保障图像探测光路的通畅，级联云台在安装使用时需要球面罩突出飞行器的气动结构，突出的球面罩极大影响了飞行器的气动结构与隐身性能。因此，面向日益增加的GNSS缺失环境，急需一种对飞行器工作影响不大的微型地景导航探测系统，以解决现有技术中存在的自稳云台的运动空间较大，且对飞行器的气动结构与隐身性能造成极大的影响的问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术所要解决的问题是：面向地景导航探测的下视自稳需求，本系统以光电镜头前端为自稳调节轴心，设计了一种非球面双轴自稳机构，通过高密度集成导航计算机、驱动控制器、光电传感器、微机传感器、无刷电机等功能组件，实现了一种微型化、非球面的双轴下视自稳地景导航探测系统，可在基本不影响飞行器工作的情况下，用于GNSS缺失环境下的景象匹配导航。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0005]一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统，包括：
[0006]下视自稳地景导航探测系统和微型非球面双轴自稳云台机构；
[0007]所述下视自稳地景导航探测系统包括导航计算机、驱动控制器，光电传感器，微机电传感和无刷电机；所述驱动控制器通过IC来获取微机电传感器的位姿信息，控制无刷电机运动，由无刷电机驱动微型非球面双轴自稳云台机构，实现下视自稳；所述导航计算机通过MIPI获取微型非球面双轴自稳云台机构上光电传感器的图像信息，进行景象匹配导航定位，同时与驱动控制器通信，获取微型非球面双轴自稳云台机构自稳状态并发送云台控制指令；所述光电传感器和微机电传感器均安装在微型非球面双轴自稳云台机构上；所述无刷电机与微型非球面双轴自稳云台机构连接。
[0008]优选的，还包括系统上盖板和系统主壳体，所述导航计算机，驱动控制器和无刷电机均安装在系统主壳体的内侧壁上，所述系统主壳体的侧壁上设置有沉头安装孔，所述导航计算机，驱动控制器和无刷电机均通过沉头安装孔和沉头螺丝的配合实现与系统主壳体侧壁的固定安装；所述系统上盖板安装在系统主壳体的顶部。
[0009]优选的，所述微型非球面双轴自稳云台机构包括云台滚转直驱机构，云台俯仰直驱适配滚转机构和云台俯仰直驱机构；所述云台俯仰直驱机构与云台俯仰直驱适配滚转机构之间通过半牙螺栓轴连接；所述云台俯仰直驱机构与云台滚转直驱机构之间通过云台姿
态直驱轴承连接。
[0010]优选的，所述无刷电机包括滚转无刷电机和俯仰无刷电机；所述滚转无刷电机和俯仰无刷电机均安装在系统主壳体的内侧壁上，所述滚转无刷电机与云台滚转直驱机构通过法兰螺栓固定连接，所述俯仰无刷电机与云台俯仰直驱机构通过法兰螺栓固定连接。
[0011]优选的，所述微机电传感器安装在微机电传感器安装板上，所述光电传感器在为光电传感器安装座上，所述微机电传感器安装板与云台俯仰直驱适配滚转机构和云台俯仰直驱机构通过半牙螺栓轴连接，所述光电传感器安装座分别与云台滚转直驱机构和云台俯仰直驱适配滚转机构之间通过云台姿态直驱轴承连接。
[0012]优选的，所述微型非球面双轴自稳云台机构安装在系统主壳体内部，且位于非球面镜片正上方。
[0013]优选的，所述非球面镜片通过非球面镜片安装块安装在系统主壳体的底部。
[0014]优选的，所述光电传感器上安装有光电相机镜头；所述光电相机镜头位于非球面镜片正上方。
[0015]优选的，所述光电传感器通过相机传感器MIPI线与导航计算机的MIPI接口互联，所述无刷电机和微机电传感器通过线缆与驱动控制器的对应接口互联。
[0016]优选的，所述微机电传感器包括MEMS陀螺仪和加速度计。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0018]本专利技术提供一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统，包括，下视自稳地景导航探测系统以及微型非球面双轴自稳云台机构，其中，下视自稳地景导航探测系统，通过高密度集成导航计算机、驱动控制器、光电传感器、微机传感器、无刷电机等功能组件，结合系统上电水平自对准，在紧凑空间内实现了具备下视自稳能力的地景导航探测光电系统；微型非球面双轴自稳云台机构，以光电镜头前端为自稳调节轴心，通过设计一种紧凑的俯仰轴与滚转轴同步直驱结构，消除了级联自稳云台的球面运动，结合微机电传感器的实时采样进行无刷电机控制，形成了一种微型、非球面的双轴自稳机构。通过微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统，可无需升降装置，在基本不改变飞行器气动外形的基础上，有效提升地景导航探测设备的精度及可靠性。
[0019]进一步，微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统为非突出、近乎平面的设备安装形式，能大大削弱地景导航探测设备的使用限制，可广泛用于GNSS缺失环境下民用/军用无人飞行器自主导航定位场景，实现连续、不间断的长航时地景导航探测。
[0020]进一步，微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统样机上电自对准后，依次处于水平的状态、俯仰的状态、滚转的状态以及俯仰+滚转的叠加状态，光电传感器均可自动保持下视稳定。
附图说明
[0021]图1为微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统的整体透视视图；
[0022]图2为微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统的结构内部视图；
[0023]图3为微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统的结构上侧视图；
[0024]图4为微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统的结构下侧视图；
[0025]图5为微型非球面双轴自稳云台机构视图；
[0026]图6为微型非球面双轴自稳云台机构与光电传感器设计视图；
[0027]图7为微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统的架构流程图；
[0028]图8为微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统的工作流程图；
[0029]图中：1为系统上盖板；2为系统主壳体；3为非球面镜片；4为导航计算机；5为驱动控制器；6为微型非球面双轴自稳云台机构；7为俯仰无刷电机；8为滚转无刷电机；9为云台滚转直驱机构；10为云台俯仰直驱适配滚转机构；11为云台俯仰直驱机构；12为微机电传感器安装板；13为光电传感器安装座；14为微机电传感器；15为光电传感器；16为光电相机镜头；17为系统上盖板沉头安装孔；18为俯仰无刷电机沉头安装孔；19为滚转无刷电机沉头安装孔；20为驱动控制器沉头安装孔；21为非球面镜片安装块；22为云台姿态直驱轴承；23为法兰螺栓；24为半牙螺栓轴。
具体实施方式
[0030]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统，其特征在于，包括，下视自稳地景导航探测系统和微型非球面双轴自稳云台机构(6)；所述下视自稳地景导航探测系统包括导航计算机(4)、驱动控制器(5)，光电传感器(15)，微机电传感(15)和无刷电机；所述驱动控制器通过I2C来获取微机电传感器的位姿信息，控制无刷电机运动，由无刷电机驱动微型非球面双轴自稳云台机构(6)，实现下视自稳；所述导航计算机(4)通过MIPI获取微型非球面双轴自稳云台机构(6)上光电传感器(15)的图像信息，进行景象匹配导航定位，同时与驱动控制器通信，获取微型非球面双轴自稳云台机构(6)自稳状态并发送云台控制指令；所述光电传感器(15)和微机电传感器(14)均安装在微型非球面双轴自稳云台机构(6)上；所述无刷电机与微型非球面双轴自稳云台机构(6)连接。2.根据权利要求1所述的一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统，其特征在于，还包括系统上盖板(1)和系统主壳体(2)，所述导航计算机(14)，驱动控制器(5)和无刷电机均安装在系统主壳体(2)的内侧壁上，所述系统主壳体(2)的侧壁上设置有沉头安装孔，所述导航计算机(14)，驱动控制器(5)和无刷电机均通过沉头安装孔和沉头螺丝的配合实现与系统主壳体(2)侧壁的固定安装；所述系统上盖板(1)安装在系统主壳体(2)的顶部。3.根据权利要求1所述的一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统，其特征在于，所述微型非球面双轴自稳云台机构(6)包括云台滚转直驱机构(9)，云台俯仰直驱适配滚转机构(10)和云台俯仰直驱机构(11)；所述云台俯仰直驱机构(11)与云台俯仰直驱适配滚转机构(10)之间通过半牙螺栓轴(24)连接；所述云台俯仰直驱机构(11)与云台滚转直驱机构(9)之间通过云台姿态直驱轴承(22)连接。4.根据权利要求3所述的一种微型非球面双轴下视自稳地景导航探测系统，其特征在于，所述无刷电机包...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡玉龙，陈皓，李森，刘品，李珂，唐艺菁，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：