CN103063205A - 一种用于寻北系统中四位置寻北测量的转位方法及机构 - Google Patents

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胡安禄
许卫东
黄凯
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Abstract

本发明属于惯性导航及测量设备技术领域，利用基础的机械装置——外槽轮机构具有的周期性间歇转动的运动特性，实现互为90°转位的四位置寻北测量的转位机构。通过选择适合转速的驱动元件和采用计算机控制方式，以初始位置为基准，使寻北仪的四位置转位机构经过一周转动、停歇，实现互为90°的四个位置的转位，完成陀螺仪测量地球自转相关分量，此后计算出相对北的方位角。

Description

一种用于寻北系统中四位置寻北测量的转位方法及机构
技术领域
本发明属于惯性导航及测量设备技术领域，是一种用于寻北系统中四位置寻北测量的转位方法及机构。
背景技术
在陀螺寻北系统中，通常采用精密测角装置实现陀螺测量位置的转换。通过计算机控制方式，控制测角传感器感测转台0°、90°、180°、270°位置，同时控制驱动元件转动、停歇，实现互为90°的四个位置的转位。
基于单轴陀螺寻北系统用于四位置寻北测量的方法，在单轴陀螺寻北系统中使用时，在改善寻北仪的寻北测量转位精度及降低产品成本等方面将有一定的优势。
发明内容
本发明目的是在利用基础的机械装置——外槽轮机构具有的周期性间歇转动的运动特性，实现互为90°四个位置转位的四位置寻北测量的转位装置，四位置寻北测量转位装置与转台进行组合优化，构成寻北仪的四位置转位机构。
一种用于寻北系统中四位置寻北测量的转位机构，其特征是具有一个绕垂直轴旋转的转台①，在该转台上安装一个单轴陀螺仪②及加速度计③，通过驱动元件⑥驱动四位置转位装置的转动与停歇实现转台①的转位。
所述四位置转位装置，由带圆销的驱动曲柄④和从动轮⑤组成；且从动轮⑤为具有四个均匀分布槽的槽轮，带圆销的驱动曲柄④转动转换为从动轮⑤的转动与停歇。
一种用于寻北系统中四位置寻北测量的转位机构实现转位的方法，其特征是按照如下步骤实现：（1）转台①在初始位置标记为0°，以初始位置为基准，四位置转位机构的转台①转动一周依次有：0°、90°、180°及270°四位置停歇位，并有明显的停歇范围，陀螺仪随转位机构一同实现转位过程，即转到一周间隔相等的四个测量方位；（2）当转位机构停歇静止不动时，陀螺仪测量地球自转相关分量，完成后就进行转位过程；（3）转位机构转到下一90°位置后，再测量地球自转相关分量；（4）依次类推完成180°及270°位置的测量地球自转相关分量；（5）陀螺仪完成四个位置测量地球自转相关分量，此后计算出相对北的方位角。
本发明优点是：
本发明是一种较经济的，易于实现四位置法寻北方案的方法，转位机构转动和停歇能保持机械转台运转平稳，转位精度较高，结构紧凑，实用性较好，便于推广应用，具有一定的工程实用价值。
附图说明
图1为为本发明“四位置转位机构”结构示意图。
图2为本发明的“四位置转位装置”示意图。
图3为本发明的“四位置寻北测量的方法” 转位示意图。
具体实施方式
如图所示，转台上安装一陀螺仪和加速度计，将陀螺仪的敏感轴与转台的台面保持平行，通过选择适合转速的驱动元件，使寻北仪的四位置转位机构转动、停歇，实现互为90°的四个位置的转位，完成陀螺仪四个位置测量地球自转相关分量，此后计算出相对北的方位角。
四位置寻北测量法的实现：1、必须使用能精确转动到互为90°四个特定测量位置的转位装置。2、四位置寻北测量转位装置与转台进行组合优化，构成寻北仪的四位置转位机构。3、陀螺仪及加速度计与转台固联。4、选择与之匹配的驱动元件和计算机功能单元。
工作原理：
1.（参见图1）在绕垂直轴旋转的转台①上，安装一单轴陀螺仪②和加速度计③，将陀螺仪的敏感轴与转台的台面保持平行，加速度计固联在转台上，用于转台调平。
2.（参见图2）四位置寻北测量的转位装置，其包括带圆销的驱动曲柄④、从动轮⑤。假定四位置转位装置从动轮⑤的转动中心与驱动曲柄④的转动中心连线为零线，驱动曲柄④圆销的中心处于此连线上时，即为四位置寻北测量的转位装置转位时的零位。
3.（参见图1、图3）用于寻北测量的四位置转位机构，其包括具体实施方式2所述的四位置寻北测量的转位装置及转台①，四位置寻北测量转位装置的从动轮⑤固定在转台①上，带圆销的驱动曲柄④由驱动元件⑥驱动。当驱动曲柄④以角速度ω1逆时针转动时，转台①以角速度ω2转动，每转过角90°后停歇不动，实现转台①的转位。ω1主要根据陀螺仪测量所需的时间来选定。
4.（参见图3）转台①在图示位置停歇，记为初始位置（0°）。以初始位置为基准，四位置转位机构的转台①转动一周依次有：0°、90°、180°及270°四位置停歇位，并有明显的停歇范围，满足四位置法寻北方案必须互为90°的四个位置的要求。实现了四位置转位机构的转位。
5.陀螺仪随转位机构一同实现转位过程，即转到一周间隔相等的四个的测量方位。当转位机构停歇静止不动时，陀螺仪测量地球自转相关分量，完成后就进行转位过程；转位机构转到下一90°位置后，再测量地球自转相关分量，……依次类推，陀螺仪完成四个位置测量地球自转相关分量，此后计算出相对北的方位角。

Claims (3)

1.一种用于寻北系统中四位置寻北测量的转位机构，其特征是具有一个绕垂直轴旋转的转台①，在该转台上安装一个单轴陀螺仪②及加速度计③，通过驱动元件⑥驱动四位置转位装置的转换带动转台①的转位。
2.根据权利要求1所述的一种用于寻北系统中四位置寻北测量的转位机构，其特征是所述四位置转位装置，由带圆销的驱动曲柄④和从动轮⑤组成；且从动轮⑤为具有四个均匀分布槽的槽轮，带圆销的驱动曲柄④转动转换为从动轮⑤的转动与停歇。
3.利用权利要求1或2的一种用于寻北系统中四位置寻北测量的转位机构实现转位的方法，其特征是按照如下步骤实现：（1）转台①在初始位置标记为0°，以初始位置为基准，四位置转位机构的转台①转动一周依次有：0°、90°、180°及270°四位置停歇位，并有明显的停歇范围，陀螺仪随转位机构一同实现转位过程，即转到一周间隔相等的四个测量方位；（2）当转位机构停歇静止不动时，陀螺仪测量地球自转相关分量，完成后就进行转位过程；（3）转位机构转到下一90°位置后，再测量地球自转相关分量；（4）依次类推完成180°及270°位置的测量地球自转相关分量；（5）陀螺仪完成四个位置测量地球自转相关分量，此后计算出相对北的方位角。
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