一种斜置式惯性导航装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种斜置式惯性导航装置，主要包括电气部分和机械部分；其电气部分包括：三个激光陀螺、三个石英加速度计、电源板、IF转换板、导航板、驱动板、测角装置和旋转装置；其机械部分包括壳体和IMU支架。本装置中陀螺为斜置式安装，带单轴转位机构。本发明专利技术具有以下特点：可标定参数多、精度高、结构简单、成本低、体积小、安装和维护方便，便于推广应用。便于推广应用。便于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种斜置式惯性导航装置


[0001]本专利技术应用在惯性导航领域，具体的说是一种三个陀螺斜置式安装的惯性导航设备。

技术介绍

[0002]惯性导航系统是一种不依赖外部信息、也不向外部发送信息的自主式导航系统，具有隐蔽性强、寿命长、数据精确的优点，广泛应用于飞机、船舶、汽车、无人机等运载体中。
[0003]由于惯性导航系统中的惯性器件存在零漂，其精度会随着使用的时间和温度变化而变化，因此，惯性器件需要进行标定和校准，其标定精度直接影响到了惯性系统的定位精度。
[0004]目前市场上的惯性导航装置可分为不带转位机构、带单轴转位机构和带双轴转位机构三种调制形式。不带转位机构的惯性导航装置无法对惯性器件进行自标定；带单轴转位机构的惯性导航装置，由于其惯性器件均为正交式安装，在自标定时，存在自标定参数过少等缺点；带双轴转位机构的惯性导航装置则存在成本过高、操作复杂、可靠性低的缺点。

技术实现思路

[0005]本专利技术鉴于上述情况，所要解决的问题在于提供一种带单轴转位机构、惯性器件斜置式安装的惯性导航装置，在降低成本、简化操作、提高可靠性的前提下，提高自标定参数。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种斜置式惯性导航装置，包括电气部分和机械部分；所述电气部分包括：三个激光陀螺、三个石英加速度计、电源板、IF转换板、导航板、驱动板、测角装置和旋转装置；所述机械部分包括壳体和IMU支架。
[0007]进一步的，所述三个激光陀螺用于测量导航装置的实时角速度，其数据上传至导航板。/>[0008]进一步的，所述三个石英加速度计用于测量导航装置的实时加速度，其数据上传至IF转换板。
[0009]进一步的，所述电源板接受外部DC24V直流供电，经电压转换后给IF转换板、导航板、驱动板、三个激光陀螺和三个石英加速度计供电。
[0010]进一步的，所述IF转换板接受三个石英加速度计所测量的实时加速度数据，经数据处理后上传给导航板。
[0011]进一步的，所述导航板接受IF转换板和三个激光陀螺数据，进行导航解算，所述导航板与驱动板进行双向数据交换，完成转位机构的控制命令下达及位置反馈，所述导航板是斜置式惯性导航装置的控制核心。
[0012]进一步的，所述驱动板接受测角装置的角度测量反馈，并将位置信息上传给导航板，所述驱动板接受导航板控制命令，控制旋转装置的动作。
[0013]进一步的，所述测角装置用于测量旋转位置信息，并上传给驱动板。
[0014]进一步的，所述旋转装置接受驱动板控制命令，进行旋转动作。
[0015]有益效果本专利技术与现有技术相比具有以下优点：（1）该装置采用单轴转位机构，设计简单，成本低、体积小；（2）该装置中的激光陀螺采用斜置式安装，旋转调制要比与正交安装，在同样采用单轴转位机构的情况下，本装置自标定参数更多，陀螺正交配置且不带转位机构的导航装置，其可标定参数为3个，陀螺正交配置且带单轴转位机构的导航装置，其可标定参数为9个，本装置可标定参数为12个；（3）该装置自标定参数多，导航定位精度更高；（4）该装置结构简单、维护方便，可靠性高。
附图说明
[0016]以下结合附图对本专利技术作进一步详述。
[0017]图1为本专利技术的电气原理图；图2为本专利技术的激光陀螺与转位机构安装图；图3为本专利技术的外壳组件图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0019]如附图1
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3所示，一种斜置式惯性导航装置，包括电气部分和机械部分；所述电气部分包括：三个激光陀螺1、三个石英加速度计、电源板、IF转换板、导航板、驱动板、测角装置和旋转装置；所述机械部分包括壳体和IMU支架。
[0020]进一步的，所述三个激光陀螺1用于测量导航装置的实时角速度，其数据上传至导航板。
[0021]进一步的，所述三个石英加速度计用于测量导航装置的实时加速度，其数据上传至IF转换板。
[0022]进一步的，所述电源板接受外部DC24V直流供电，经电压转换后给IF转换板、导航板、驱动板、三个激光陀螺1和三个石英加速度计供电。
[0023]进一步的，所述IF转换板接受三个石英加速度计所测量的实时加速度数据，经数据处理后上传给导航板。
[0024]进一步的，所述导航板接受IF转换板和三个激光陀螺1数据，进行导航解算，所述导航板与驱动板进行双向数据交换，完成转位机构2的控制命令下达及位置反馈，所述导航板是斜置式惯性导航装置的控制核心。
[0025]进一步的，所述驱动板接受测角装置的角度测量反馈，并将位置信息上传给导航板，所述驱动板接受导航板控制命令，控制旋转装置的动作。
[0026]进一步的，所述测角装置用于测量旋转位置信息，并上传给驱动板。
[0027]进一步的，所述旋转装置接受驱动板控制命令，进行旋转动作。
[0028]工作原理
1.导航工作原理定位定向系统是以牛顿力学定律为基础，传感器直接与载体固联，在给定初始条件下，利用惯性器件(陀螺和加速度计)实时测量载体的线运动和角运动参数，导航计算机将载体坐标系下测得的数据变换到导航坐标系，综合补偿各类误差和安装误差角，推算载体的航姿和角速度，形成导航信息输出。系统工作原理框图如图所示。
[0029] 2.旋转调制原理本装置为采用单轴旋转调制，旋转调制技术是一种误差自补偿技术，利用IMU周期性转动完成对惯性器件误差的调制，从而提高导航系统的精度。
[0030]旋转调制型激光陀螺捷联惯性导航系统是在激光陀螺捷联惯性导航系统的外面加上转动机构和测角装置，导航解算采用捷联惯性导航算法，计算出IMU的姿态，并根据IMU相对于载体的转动角度，从而转化得到载体的姿态信息。旋转调制原理框图如上图所示。
[0031]惯性元件的输出描述如下：
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（1）
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（2）式中： 为激光陀螺仪的真实角速度输入； 为加速度计的真实比例输入； 和 分别为激光陀螺仪和加速度计的标度因数误差； 和 分别为激光陀螺仪和加速度计的安装误差； 为激光陀螺仪的常值漂移； 为加速度计的常值偏置。
[0032]由式(1)、式(2)展开，略去二阶小量，可推出惯性元件的输出误差方程：
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（3）
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（4）根据捷联惯性导航系统的误差方程，结合旋转捷联解算框图，推出旋转惯性导航系统的误差传播方程如下：
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（5）
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（6）
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（7）式中，为姿态角(俯仰角、横滚角、航向角)误差，为东向速度和北向速度误差，为经、纬度误差。
[0033]旋转惯性导航系统的误差方程与捷联惯性导航系统误差方程的主要区别是惯性器件的输出误差、在传播过程中经历本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜置式惯性导航装置，其特征在于：包括电气部分和机械部分；所述电气部分包括：三个激光陀螺、三个石英加速度计、电源板、IF转换板、导航板、驱动板、测角装置和旋转装置；所述机械部分包括壳体和IMU支架。2.根据权利要求1所述的一种斜置式惯性导航装置，其特征在于：所述三个激光陀螺用于测量导航装置的实时角速度，其数据上传至导航板。3.据权利要求1所述的一种斜置式惯性导航装置，其特征在于：所述三个石英加速度计用于测量导航装置的实时加速度，其数据上传至IF转换板。4.根据权利要求1所述的一种斜置式惯性导航装置，其特征在于：所述电源板接受外部DC24V直流供电，经电压转换后给IF转换板、导航板、驱动板、三个激光陀螺和三个石英加速度计供电。5.根据权利要求1所述的一种斜置式惯性导航装置，其特征在于：所述IF转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘威，崔瑞龙，倪晓宇，刘章亚，
申请(专利权)人：江西中船航海仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：