CN101907464A - 一种激光pos计算机系统结构 - Google Patents

Abstract

一种激光POS计算机系统结构，包括底座、左侧支架、左侧面板、右侧支架、右侧面板、计算机支架、扩展板支架、前面板、后面板、前横梁、后横梁和上盖。左侧支架和右侧支架分别安装在底座上表面左侧和右侧，计算机支架安装到左侧支架和右侧支架下层“U”型槽；扩展板支架安装到左侧支架和右侧支架上层“U”型槽；前面板和后面板分别安装到底座、左侧支架及右侧支架前后侧面；前横梁和后横梁分别安装在左侧支架和右侧支架凹槽中；左侧面板和右侧面板分别安装到左侧支架和右侧支架外表面；上盖安装到左侧支架和右侧支架上表面。本发明减少了结构体积、质量，适用于惯性导航、组合导航等计算机系统。

Description

一种激光POS计算机系统结构

技术领域

本发明属于导航、制导与控制技术领域，涉及一种激光POS(Position and Orientation System，位置姿态测量系统)计算机系统结构，可以应用于激光POS系统，也可以应用于惯性导航、惯性/GPS(Global Position System，全球定位系统)组合导航系统。

背景技术

航空遥感系统在机动性、实时性、可重复观测性、遥感设备可更换性、获取高分辨率遥感数据能力、经济成本以及立体观测等很多方面，都具独特的优势。对于高分辨率航空遥感系统，除了高分辨率遥感载荷之外，制约遥感系统成像分辨率的主要因素是高精度POS。高精度POS为遥感载荷提供高精度位置姿态基准，同时为惯性稳定平台提供精确的指向。无论对于高分辨率光学载荷光学相机，还是机载三维成像激光雷达，高精度POS是提高成像分辨率的关键，已成为制约我国高分辨率遥感系统发展的技术瓶颈。

高精度POS主要由IMU、POS计算机系统、GPS模块和数据后处理软件四部分组成。IMU安装在遥感载荷上，POS计算机系统安装在飞机载体的固定架上，二者通过电缆连接。IMU用于精确测量遥感载荷的角速度和加速度。GPS模块包括GPS接收机和天线，可提供高精度位置和速度信息。POS计算机系统包括机械结构、电源模块、组合导航计算机组成，POS计算机系统采集IMU和GPS的数据，进行导航解算，并将传感器数据和导航结果存储并传输。

国外在高分辨率遥感载荷发展的牵引下，POS计算机系统技术也得到了快速发展，美国、加拿大、德国等发达国家已经形成了产品，并广泛应用于高性能航空遥感领域，每套POS产品都设计有各自的POS计算机系统。最典型的POS计算机系统是加拿大APPLANIX公司研制的POS/AV510和POS/AV610POS用计算机系统，此外美国Z/I Imaging公司也研制了光学载荷用小型化POS计算机系统(POS Z/I)，但以上POS用计算机系统不易拆卸，不便于内部器、部件的维修或更换。另一POS计算机系统是德国IGI公司研制的AeroControl位置姿态系统(POS)用计算机系统，该计算机系统体积、重量大，不符合高精度POS对体积小、重量轻的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种体积、重量小、散热好、抗电磁干扰能力强的激光POS计算机系统结构。

本发明的技术解决方案是：一种激光POS计算机系统结构由底座、左侧支架、左侧面板、右侧支架、右侧面板、计算机支架、扩展板支架、前面板、后面板、前横梁、后横梁和上盖组成。底座是多功能复用结构，为激光POS计算机系统各分结构件提供安装基准面，并为激光POS计算机系统提供与外界载体安装的定位基座；左侧支架安装在底座上表面左侧，右侧支架安装在底座上表面右侧。左侧支架和右侧支架分别设计了上下两层“U”型槽，可分别为计算机支架和扩展板支架提供安装基准面。左侧支架和右侧支架“U”型槽下部分别设计了通风凹槽，通过与左侧面板和右侧面板配合，为计算机系统提供通风散热孔；计算机支架通过四个突台与左侧支架和右侧支架下层“U”型槽安装，扩展板支架通过四个突台与左侧支架和右侧支架上层“U”型槽安装。计算机支架和扩展板支架分别为“回”字型框架结构，包括上下两个安装面，计算机支架上安装面安装计算机电路板，计算机支架下安装面安装电磁屏蔽板；扩展板支架上安装面安装GPS电路板，扩展板支架下安装面安装电磁屏蔽板；前面板和后面板分别通过螺钉安装到底座、左侧支架及右侧支架前后侧面。前面板为POS计算机系统提供了电源开关、信号指示灯安装孔，后面板为POS计算机系统提供了信号通讯和电源输入输出接插件安装孔，通过电源线和信号线为系统提供工作电源及数据通讯接口；前横梁、后横梁分别通过螺钉安装到左、右侧支架凹槽，提高POS计算机系统结构刚度，并为前面板、后面板及上盖提供安装孔；左右侧面板分别安装到左、右侧支架外表面，通过散热孔，为系统提供散热；上盖安装到左、右侧支架上表面，左侧面板、右侧面板、前面板、后面板、底座及上盖为POS计算机系统提供硬件防护，采用具有较大磁导率镍合金，屏蔽低频磁场。结构件外侧表面喷涂绝缘材料，防止外界电场干扰。本发明充分利用了空间、减少了体积、质量，适用于高精度POS，也可应用于惯性导航、惯性/GPS组合导航等系统。

本发明的原理是：分布在底座四角的长方形突台为激光POS计算机系统提供与外界载体的安装基座，电源模块安装在底座的上表面，为计算机及扩展板提供工作电源。左侧支架和右侧支架分别安装到底座的上表面左右两侧；左侧支架和右侧支架分别设计了上下两层“U”型槽，根据两条平行线确定一个平面的原理，四个下层“U”型槽平台共同构成计算机支架安装面，四个上层“U”型槽平台共同构成扩展板支架安装面。左侧支架和右侧支架“U”型槽下部分别设计了通风凹槽，通过与左侧面板和右侧面板配合，为计算机系统提供通风散热孔，左侧支架安装在底座上表面左侧，右侧支架安装在底座上表面右侧；计算机支架和扩展板支架分别为“回”字型框架结构，包括上下两个安装面，计算机支架上安装面安装计算机电路板，计算机为激光POS提供数据采集、捷联解算，根据卡尔曼滤波器递推线性最小方差估计的原理，利用GPS输出信息，计算机定时进行组合滤波，修正惯性测量结果，提高POS系统测量精度，最后将测量数据传输到上位机。

计算机支架下安装面安装电磁屏蔽板，根据电磁屏蔽板可以屏蔽电磁干扰的原理，提高激光POS的抗电磁干扰能力；扩展板支架上安装面安装GPS电路板，GPS为激光POS提供辅助测量信息。扩展板支架下安装面安装电磁屏蔽板。计算机支架通过四个突台与左侧支架和右侧支架下层“U”型槽安装，扩展板支架通过四个突台与左侧支架和右侧支架上层“U”型槽安装；

前面板为POS计算机系统提供了电源开关、信号指示灯安装孔，后面板为POS计算机系统提供了信号通讯和电源输入输出接插件安装孔，通过电源线和信号线为系统提供工作电源；前面板和后面板分别通过安装螺钉安装到底座、左侧支架及右侧支架前后侧面；前横梁、后横梁分别通过安装螺钉安装到左、右侧支架凹槽；左、右侧面板分别安装到左、右侧支架外表面；上盖安装到左、右侧支架上表面。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)采用模块化结构模式，减小了加工成本，左侧支架和右侧支架分别设计了上下两层“U”型槽，可分别为计算机支架和扩展板支架提供安装基准面，提高了结构的通用性；

(2)左侧支架和右侧支架的“U”型槽结构，实现了横插式装配模式，减小了结构的体积和重量；

(3)通过左侧支架和右侧支架通风槽设计，提高了系统通风、散热能力，改善了计算机工作温度环境，提高了计算机的工作稳定性；

附图说明

图1为本发明整体结构的爆炸示意图以及坐标系方向的规定；

图2为本发明底座以及坐标系；

图3为本发明底座与左侧支架、右侧支架装配图及其对应坐标系；

图4为本发明底座与左侧支架、右侧支架、计算机支架装配图及其对应坐标系；

图5为本发明底座与左侧支架、右侧支架、计算机支架、扩展板支架装配图及其对应坐标系；

图6为本发明底座与左侧支架、右侧支架、计算机支架、扩展板支架、前横梁、后横梁装配图及其对应坐标系；

图7为本发明底座与左侧支架、右侧支架、计算机支架、扩展板支架、前横梁、后横梁、前面板、后面板装配图及其对应坐标系；

图8为本发明底座与左侧支架、右侧支架、计算机支架、扩展板支架、前横梁、后横梁、前面板、后面板、左侧面板、右侧面板装配图及其对应坐标系；

图9为本发明激光POS计算机系统结构总装配图及其对应坐标系。

具体实施方式

本发明的具体实施结构如图1所示，激光POS计算机系统结构由底座8、左侧支架11、左侧面板12、右侧支架6、右侧面板7、计算机支架5、扩展板支架2、前面板3、后面板9、前横梁4、后横梁10和上盖1组成。左侧支架11安装在底座8上表面左侧，右侧支架6安装在底座8上表面右侧，计算机支架5安装到左侧支架11和右侧支架6下层“U”型槽；扩展板支架2安装到左侧支架11和右侧支架6上层“U”型槽；前面板3和后面板9安装到左侧支架11、右侧支架6及底座8前后侧面；前横梁4和后横梁1O分别安装到左侧支架11及右侧支架6的凹槽；左侧面板12和右侧面板7分别安装到左侧支架11及右侧支架6外表面；上盖1安装到左侧支架11及右侧支架6上表面。

如图2所示，底座8为激光POS计算机系统结构提供安装基准，分布在底座8四角上的长方形突台801为激光POS计算机系统提供与外界载体的安装基座，每个突台801包括一个与外界安装用直径为φ7的通孔。

如图3所示，左侧支架11通过螺钉孔安装到底座8的上表面左侧；右侧支架6通过螺钉孔安装到底座8的上表面右侧；左侧支架11的下层“U”型槽1101、“U”型槽1106以及右侧支架6下层的“U”型槽604、“U”型槽605在同一平面，共同构成安装面。左侧支架11上层的“U”型槽1103、“U”型槽1105以及右侧支架6上层的“U”型槽601、U”型槽602在同一平面，共同构成另一安装面。左侧支架11上的“U”型槽下部设计了通风凹槽1107，右侧支架6上的“U”型槽下部设计了通风凹槽607，为计算机系统提供通风散热孔。

如图4所示，计算机支架5为“回”字型框架结构，包括上下两个安装面，计算机支架5上表面为安装计算机电路板提供基准面，计算机支架5下表面为安装电磁屏蔽板提供基准面，计算机支架5通过四个突台安装在左侧支架11下层“U”型槽1101、“U”型槽1106以及右侧支架6下层的“U”型槽604、“U”型槽605中。

如图5所示，扩展板支架2为“回”字型框架结构，包括上下两个安装面，扩展板支架2上安装面为安装GPS等扩展应用电路板提供基准面，扩展板支架2下安装面为安装电磁屏蔽板提供基准面，扩展板支架2通过四个突台安装在左侧支架11上层的“U”型槽1103、“U”型槽1105以及右侧支架6上层的“U”型槽601、“U”型槽602中。

如图6所示，前横梁4通过螺钉安装在左侧支架11的凹槽1102和右侧支架6的凹槽603中，后横梁10通过螺钉安装在左侧支架11的凹槽1104和右侧支架6的凹槽606，提高了POS计算机系统结构刚度；

如图7所示，前面板3通过螺钉安装到底座8、左侧支架11以及右侧支架6前侧面。后面板9通过螺钉安装到底座8、左侧支架11以及右侧支架6后侧面。前面板3为POS计算机系统提供了电源开关以及指示灯安装孔，后面板9为POS计算机系统提供了串口通讯安装孔902、模拟信号接口安装孔901和电源输入输出接插件安装孔903，通过电源线和信号线为系统提供工作电源、信号及数据通讯接口；

如图8所示，左侧面板12通过螺钉安装到左侧支架11外表面，右侧面板7通过螺钉安装到右侧支架6外表面，左侧面板12和右侧面板7分别设计了散热孔，为系统提供散热；

如图9所示，底座8、左侧面板12、右侧面板7、前面板3、后面板9和上盖1为POS计算机系统提供硬件防护，采用具有较大磁导率合金，屏蔽低频磁场，结构件外侧表面喷涂绝缘材料，防止外界电场干扰。

本发明激光POS计算机系统结构充分利用了空间、减少了体积、质量，适用于位置姿态测量系统，也可应用于惯性导航、惯性/GPS组合导航等系统。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种激光POS计算机系统结构，其特征在于：由底座(8)、左侧支架(11)、左侧面板(12)、右侧支架(6)、右侧面板(7)、计算机支架(5)、扩展板支架(2)、前面板(3)、后面板(9)、前横梁(4)、后横梁(10)和上盖(1)组成。左侧支架(11)安装在底座(8)上表面左侧，右侧支架(6)安装在底座(8)上表面右侧，计算机支架(5)安装到左侧支架(11)和右侧支架(6)下层“U”型槽；扩展板支架(2)安装到左侧支架(11)和右侧支架(6)上层“U”型槽；前面板(3)和后面板(9)安装到左侧支架(11)、右侧支架(6)及底座(8)前后侧面；前横梁(4)和后横梁(10)分别安装到左侧支架(11)及右侧支架(6)的凹槽；左侧面板(12)和右侧面板(7)分别安装到左侧支架(11)及右侧支架(6)外表面；上盖(1)安装到左侧支架(11)及右侧支架(6)上表面。

2.根据权利要求1所述的一种激光POS计算机系统结构，其特征在于：所述的左侧支架(11)和右侧支架(6)分别设计了上下两层“U”型槽，可分别为计算机支架(5)和扩展板支架(2)提供安装基准面，左侧支架(11)和右侧支架(6)的“U”型槽下部分别设计了通风凹槽，通过与左侧面板(12)和右侧面板(7)配合，为计算机系统提供通风散热孔。

3.根据权利要求1所述的一种激光POS计算机系统结构，其特征在于：所述的计算机支架(5)和扩展板支架(2)分别为“回”字型框架结构，包括上下两个安装面。

4.根据权利要求1所述的一种激光POS计算机系统结构，其特征在于：所述的底座是复用结构，为激光POS计算机系统各分结构件提供安装基准面，并为激光POS计算机系统提供与外界载体安装的定位基座。

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