【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种陀螺寻北仪，尤其涉及一种基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置。
技术介绍
1、陀螺寻北仪是一款通过测量地球自转角速度，以确定所附载体的真实寻北方向值，旨在尽可能不受外界磁场或其他环境的干扰和影响，属于一个高精度的寻北设备。但是现有的陀螺寻北仪普遍采用多个陀螺仪来实现对载体方位角、俯仰角以及倾斜角的测量，不仅仅存在成本高和体积大的问题，还由于光纤陀螺本身存在零偏、量化噪声、零偏不稳定以及刻度系数误差等问题，会给光纤陀螺采样数据引进不良误差，进而降低寻北精度，无法满足寻北应用的高精度需求。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种优化了产品的结构及其工作过程的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，旨在能够合理地控制产品的成本和体积，并提高寻北精度。
2、对此，本专利技术提供一种基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，包括：安装基准面、铝材外壳、第一电路板安装台阶、电机安装台阶、第一电路板、第二电路板、第三电路板、伺服编码电机、光纤陀螺仪支架、光纤陀螺仪以及不锈钢盖子，所述铝材外壳设置于所述安装基准面上，所述电机安装台阶设置于所述铝材外壳的底部，所述第一电路板安装台阶设置于所述铝材外壳的顶部一侧，所述伺服编码电机通过所述电机安装台阶设置于所述铝材外壳之中，所述第一电路板和第二电路板通过所述第一电路板安装台阶堆叠式设置于所述铝材外壳的顶部一侧；且所述第一电路板和第二电路板靠近所述伺服编码电机一侧的外边缘，与所述伺服编码电机的外边缘形状一致；所述光纤
3、所述陀螺寻北装置的工作过程包括：
4、步骤s1，对所述光纤陀螺仪进行标定，并针对所述光纤陀螺仪支架通过所述伺服编码电机设置初始零位，使得所述光纤陀螺仪的敏感轴与所述铝材外壳的安装基准面保持一致或者垂直；
5、步骤s2，依次对所述光纤陀螺仪、伺服编码电机、光纤陀螺仪支架的加速度计以及安装基准面的倾斜角度进行自检，直到自检通过则跳转至步骤s3；
6、步骤s3，通过所述伺服编码电机带动所述光纤陀螺仪支架及其光纤陀螺仪按照预设角度进行转动，对四个预设位置的位置数据进行采样；
7、步骤s4，根据所述光纤陀螺仪的数据对当地地理纬度进行估计；
8、步骤s5，结合四个预设位置的位置数据和当地地理纬度进行计算，输出寻北结果。
9、本专利技术的进一步改进在于，所述第一电路板和第二电路板的形状和大小一致，且所述第一电路板和第二电路板的安装孔位之间设置有限位安装柱，所述限位安装柱的底部设置有外螺纹螺柱，所述限位安装柱的顶部为内螺纹中空螺柱。
10、本专利技术的进一步改进在于，所述外螺纹螺柱的直径与所述内螺纹中空螺柱的内径相对应。
11、本专利技术的进一步改进在于，所述光纤陀螺仪支架还包括第二电路板安装台阶，所述第二电路板安装台阶水平设置于所述光纤陀螺仪支架的底部，所述第三电路板可拆卸设置于所述第二电路板安装台阶上， 所述光纤陀螺仪水平设置于竖直设立的所述光纤陀螺仪支架上。
12、本专利技术的进一步改进在于，所述光纤陀螺仪支架上设置有至少两个长条形安装槽，两个长条形安装槽分别设置于所述光纤陀螺仪支架的上部和下部。
13、本专利技术的进一步改进在于，所述铝材外壳的四周内壁上对称设置有转动避位弧形凹槽。
14、本专利技术的进一步改进在于，所述步骤s2包括以下子步骤：
15、步骤s201，判断所述光纤陀螺仪是否正常工作，若是，则跳转至步骤s202，若否，则反馈光纤陀螺仪不通过信号；
16、步骤s202，判断所述伺服编码电机是否正常工作，若是，则控制所述伺服编码电机回到所述初始零位，并跳转至步骤s203，若否，则反馈伺服编码电机不通过信号；
17、步骤s203，判断所述光纤陀螺仪支架的加速度计，若是，则跳转至步骤s204，若否，则反馈加速度计不通过信号；
18、步骤s204，判断所述安装基准面的倾斜角度是否在预设角度范围之内，所述预设角度范围为20°，若是，则跳转至步骤s3，若否，则反馈安装基准面的倾斜角度不通过信号。
19、本专利技术的进一步改进在于，所述步骤s3，发送寻北指令，通过所述伺服编码电机带动所述光纤陀螺仪支架及其光纤陀螺仪自初始零位开始进行数据采样，在完成当前位置的数据采样后顺时针旋转901°，并在旋转后完成下一个位置的数据采样，以此方式依次转动并进行四个位置的数据采样，对每个位置采样相同时间的光纤陀螺仪的数据之后，进行滤波输出，取每个位置的平均值作为四个预设位置的位置数据，并分别记作：w1、w2、w3和w4。
20、本专利技术的进一步改进在于，所述步骤s4中，根据所述光纤陀螺仪的数据对当地维度进行估计的过程包括以下子步骤：
21、步骤s401，通过公式计算出测量状态的姿态信息pitch和roll，accx、accy和accz分别表示加速度计在静态输出的三轴比力值；
22、步骤s402，通过公式计算所述陀螺寻北装置从安装状态到水平状态的姿态旋转矩阵c；
23、步骤s403，通过公式'推算出当前状态下垂直方向的地球自转角速度分量，其中，表示的是地球的自转角速度；
24、步骤s404，通过公式估计当地地理纬度。
25、本专利技术的进一步改进在于，所述步骤s5包括以下子步骤：
26、步骤s501，通过公式计算地球自转角速度在当地北向分量和天向分量；
27、步骤s502，通过公式计算第一方位角talph1，a表示第一中间变量；
28、步骤s503，判断第一方位角talph1是否接近0°或180°，若是，则跳转至步骤s504，若否，则跳转至步骤s505；
29、步骤s504，通过公式计算第二方位角talph2, 当w3>0时，寻北方位yaw= 360-；否则寻北方位yaw =，输出寻北结果并结束，b表示第二中间变量；
30、步骤s505，当w2>0时，寻北方位yaw= 360-否则寻北方位yaw =，输出寻北结果并结束。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：首先对基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置进行了结构的优化，使得整体的结构更加合理且高效，在有限的空间内，合理且高效地集成了光纤陀螺仪、加速度计以及转位结构；在此基础上，还提供了相配套的工作过程，通过与转位结构相连接的光纤陀螺仪支架水平设置加速度计，以便通过加速度计得相应的倾斜角度和当地地理纬度信息，接着将光纤陀螺仪敏感轴的角速度投影在水平面内，最后经过针对性的计算得出更为精准可靠的实际寻北方位。本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，包括：安装基准面、铝材外壳、第一电路板安装台阶、电机安装台阶、第一电路板、第二电路板、第三电路板、伺服编码电机、光纤陀螺仪支架、光纤陀螺仪以及不锈钢盖子，所述铝材外壳设置于所述安装基准面上，所述电机安装台阶设置于所述铝材外壳的底部，所述第一电路板安装台阶设置于所述铝材外壳的顶部一侧，所述伺服编码电机通过所述电机安装台阶设置于所述铝材外壳之中，所述第一电路板和第二电路板通过所述第一电路板安装台阶堆叠式设置于所述铝材外壳的顶部一侧；且所述第一电路板和第二电路板靠近所述伺服编码电机一侧的外边缘，与所述伺服编码电机的外边缘形状一致；所述光纤陀螺仪通过所述光纤陀螺仪支架设置于所述伺服编码电机的上方，所述第三电路板设置于所述光纤陀螺仪支架上，所述光纤陀螺仪支架与所述伺服编码电机相连接，以使得所述光纤陀螺仪支架跟随所述伺服编码电机进行转动；所述光纤陀螺仪的安装方向与所述伺服编码电机的安装方向相垂直，所述不锈钢盖子盖在所述铝材外壳的上方；
2.根据权利要求1所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述第一电路板和第
3.根据权利要求2所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述外螺纹螺柱的直径与所述内螺纹中空螺柱的内径相对应。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述光纤陀螺仪支架还包括第二电路板安装台阶，所述第二电路板安装台阶水平设置于所述光纤陀螺仪支架的底部，所述第三电路板可拆卸设置于所述第二电路板安装台阶上， 所述光纤陀螺仪水平设置于竖直设立的所述光纤陀螺仪支架上。
5.根据权利要求4所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述光纤陀螺仪支架上设置有至少两个长条形安装槽，两个长条形安装槽分别设置于所述光纤陀螺仪支架的上部和下部。
6.根据权利要求4所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述铝材外壳的四周内壁上对称设置有转动避位弧形凹槽。
7.根据权利要求1至3任意一项所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：
8.根据权利要求1至3任意一项所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述步骤S3，发送寻北指令，通过所述伺服编码电机带动所述光纤陀螺仪支架及其光纤陀螺仪自初始零位开始进行数据采样，在完成当前位置的数据采样后顺时针旋转901°，并在旋转后完成下一个位置的数据采样，以此方式依次转动并进行四个位置的数据采样，对每个位置采样相同时间的光纤陀螺仪的数据之后，进行滤波输出，取每个位置的平均值作为四个预设位置的位置数据，并分别记作：W1、W2、W3和W4。
9.根据权利要求8所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述步骤S4中，根据所述光纤陀螺仪的数据对当地维度进行估计的过程包括以下子步骤：
10.根据权利要求9所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述步骤S5包括以下子步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，包括：安装基准面、铝材外壳、第一电路板安装台阶、电机安装台阶、第一电路板、第二电路板、第三电路板、伺服编码电机、光纤陀螺仪支架、光纤陀螺仪以及不锈钢盖子，所述铝材外壳设置于所述安装基准面上，所述电机安装台阶设置于所述铝材外壳的底部，所述第一电路板安装台阶设置于所述铝材外壳的顶部一侧，所述伺服编码电机通过所述电机安装台阶设置于所述铝材外壳之中，所述第一电路板和第二电路板通过所述第一电路板安装台阶堆叠式设置于所述铝材外壳的顶部一侧；且所述第一电路板和第二电路板靠近所述伺服编码电机一侧的外边缘，与所述伺服编码电机的外边缘形状一致；所述光纤陀螺仪通过所述光纤陀螺仪支架设置于所述伺服编码电机的上方，所述第三电路板设置于所述光纤陀螺仪支架上，所述光纤陀螺仪支架与所述伺服编码电机相连接，以使得所述光纤陀螺仪支架跟随所述伺服编码电机进行转动；所述光纤陀螺仪的安装方向与所述伺服编码电机的安装方向相垂直，所述不锈钢盖子盖在所述铝材外壳的上方；
2.根据权利要求1所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述第一电路板和第二电路板的形状和大小一致，且所述第一电路板和第二电路板的安装孔位之间设置有限位安装柱，所述限位安装柱的底部设置有外螺纹螺柱，所述限位安装柱的顶部为内螺纹中空螺柱。
3.根据权利要求2所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述外螺纹螺柱的直径与所述内螺纹中空螺柱的内径相对应。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于感应地球自转原理的陀螺寻北装置，其特征在于，所述光纤陀螺仪支...
【专利技术属性】
技术研发人员：张义，李东辉，何龙，刘洁，李华力，
申请(专利权)人：深圳市瑞芬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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