CN106020376B - 一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构，包括底座、左侧板、右侧板、上盖、前面板、后面板组成的箱体和过渡板，箱体内集成存储模块、DPC模块、GNSS模块、电源模块和主电路板。箱体内设有将内部空间分为前腔和后腔的凸台框，所述主电路板安装在前腔一侧的凸台框上，所述后腔内箱体左右两侧自下而上分别设有相互对应的第一电路板导槽、第二电路板导槽和第三电路板导槽，分别用于安装存储模块、DPC模块和集成GNSS模块与电源模块的过渡板。本发明减小了计算机结构的体积和重量，提高了环境密封性和电磁屏蔽性，可以应用于惯性导航、组合导航系统。

Description

一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构

技术领域

本发明属于惯性导航、制导与控制技术领域，尤其涉及一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构，可以应用于分布式位置姿态测量系统，也可以应用于惯性导航、组合导航系统。

背景技术

高精度位置姿态测量系统由IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)和GPS(Global Positioning System，全球定位系统)组成，可以为高分辨率航空遥感系统提供高频、高精度的时空基准信息，通过运动误差补偿提高成像精度和效率，是实现高分辨率的关键。我国在单位置姿态测量系统研制方面取得了一定的进展，但是由于对地观测载荷的需求牵引，如集成高分辨率测绘相机、全谱段成像光谱仪、大视场红外扫描仪、SAR于同一载机的多任务载荷、机载分布式阵列天线SAR和柔性多基线干涉SAR以及舰载稀疏阵列成像雷达等，多个或多种观测载荷安装到飞机的不同位置，采用传统的单一位置姿态测量系统无法实现多点的高精度位置姿态测量以及各载荷数据的时间统一，迫切需要建立起高精度分布式时空基准系统，为高性能航空遥感系统中所有载荷提供高精度的时间、空间信息。针对一主两子干涉SAR系统，可以建立高精度分布式位置姿态测量系统。分布式位置姿态测量系统由主位置姿态测量系统、两个分布在机翼下的子IMU和用于数据解算处理的分布式位置姿态测量系统计算机组成。在计算机中，利用主位置姿态测量系统解算获得飞机的高精度位置、速度和姿态等运动参数，对两个子IMU进行传递对准，最终实现多节点运动信息的精确测量。相比单一位置姿态测量系统，分布式位置姿态测量系统采用多个IMU，集成多个DPC(Data Processing Computer，数据处理计算机)，内部通讯和数据处理能力强，占用空间小，集成度高，可靠性好。目前，位置姿态测量系统计算机结构均是单一计算机结构，还不存在集成多个计算机结构于一体的相应的分布式位置姿态测量系统计算机结构。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构，其充分利用了空间，大大减小了体积和重量，在保证有效散热的同时还很好的提高了系统内部通讯和数据处理能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构，包括箱体，箱体内集成存储模块、DPC模块、GNSS模块、电源模块和主电路板，其特征在于，还包括过渡板，所述箱体内设有将箱体内部空间分为前腔和后腔的凸台框，所述主电路板安装在前腔一侧的凸台框上，所述后腔内箱体左右两侧自下而上分别设有相互对应的第一电路板导槽、第二电路板导槽和第三电路板导槽，所述存储模块安装在第一电路板导槽，所述DPC模块安装在第二电路板导槽，所述GNSS模块与电源模块集成在所述过渡板上，所述过渡板安装在第三电路板导槽，所述存储模块、DPC模块、集成GNSS模块和电源模块的过渡板以插拔方式与主电路板相连。

所述箱体由底座、上盖、左侧板、右侧板、前面板、后面板组成，左侧板和右侧板安装在底座上表面左侧和右侧，上盖安装在左侧板和右侧板上表面，前面板和后面板安装在底座、左侧板、右侧板及上盖组合体的前侧面和后侧面；所述底座的左右两侧设有若干安装底脚，用于与外界载体固定连接。

所述箱体内部的底座、上盖、左侧板及右侧板的相应位置上分别设有凸台，所述凸台首尾连接形成所述凸台框，所述凸台框距离前面板内侧3～4厘米。

所述后腔内左侧板和右侧板上自下而上分别相对应设有四个凸起台，凸起台之间形成所述的第一电路板导槽、第二电路板导槽和第三电路板导槽。

所述凸起台中间设有凹槽，形成“回”字型凸起台，进一步减小了计算机结构的体积和重量。

所述箱体内侧的底座和上盖上分别均匀设置有凹槽，在保证其强度的基础上减小了其体积和重量。

所述底座和上盖的左右两侧设有“L”或者“Z”字型安装接触面，使得所述底座与左侧板和右侧板之间、上盖与左侧板和右侧板之间的安装接触面构成“L”或“Z”字型。

所述底座、左侧板、右侧板和上盖的前侧面和后侧面上都设有宽1.7毫米、深1.3毫米的密封沟槽，构成内嵌导电橡胶条的环形密封沟槽，以提高计算机结构的环境密封性和电磁屏蔽性。

所述前面板上设有若干个信号指示灯安装孔、若干个电源开关安装孔，以及若干个接插件安装孔。

所述箱体采用硬铝合金制成，其外表面喷涂绝缘层。

本发明的积极效果：

1.本发明的左侧板和右侧板上的凸起台以及底座和上盖内侧都设计了凹槽，在保证足够强度的同时最大程度减小了计算机结构的体积和重量。

2.本发明的底座、左侧板、右侧板和上盖之间的安装接触面为“L”或者“Z”字型，并采用铝钎焊工艺固连，进一步提高了计算机结构的强度。

3.本发明在底座、上盖、左侧板及右侧板内侧的相应位置上分别设有凸台，凸台首尾连接形成凸台框，凸台框为主电路板提供主电路板安装面的同时，并将箱体内部分为前腔和后腔，前腔用于安装主电路板和走线，后腔用于安装存储模块、DPC模块、过渡板、GNSS模块和电源模块，实现了功能模块化和安装便捷化。

4.本发明将GNSS模块与电源模块集成于过渡板上，并将过渡板安装在靠近上盖的第三电路板导槽上，电源模块可利用过渡板传导实现有效散热，在有效利用有限空间的同时也保证了有效的散热。

5.本发明底座、左侧板、右侧板、上盖、前面板及后面板为分布式位置姿态测量系统计算机提供硬件防护，采用进口硬铝合金A05，提高了结构强度。结构外表面喷涂绝缘材料，防止外界电场干扰。

总之，本发明优化了分布式位置姿态测量系统计算机结构设计，大大减小了计算机结构的体积和重量，同时提高了环境密封性和电磁屏蔽性，可以应用于分布式位置姿态测量系统，也可以应用于惯性导航、组合导航系统。

附图说明

图1为本发明整体结构的爆炸结构示意图；

图2为本发明底座结构示意图；

图3为本发明底座与左侧板、右侧板装配结构示意图；

图4为图3绕Z轴逆时针旋转90°后的示意图；

图5为本发明底座与左侧板、右侧板、上盖装配结构示意图；

图6为图5绕X轴逆时针旋转180°后的示意图；

图7为本发明底座与左侧板、右侧板、上盖、主电路板装配结构示意图；

图8为本发明过渡板、GNSS模块、电源模块装配结构示意图；

图9为本发明去除前面板和后面板时的装配结构示意图；

图10为本发明去除后面板时的装配结构示意图；

图11为本发明整体结构示意图；

图12为本发明安装电源指示灯、开关、接插件后的装配结构示意图；

图13为本发明所述“L”字型安装接触面的结构示意图；

图14为本发明所述“Z”字型安装接触面的结构示意图；。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参照图1-13，本发明优选实施例提供一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构，包括底座1、左侧板2、右侧板3、上盖4、前面板5、后面板6组成的箱体和过渡板7，箱体内部集成存储模块8、DPC模块9、GNSS模块10、电源模块11和主电路板12。左侧板2和右侧板3安装在底座1上表面左侧和右侧；上盖4安装在左侧板2和右侧板3上表面；主电路板12安装在底座1、左侧板2、右侧板3及上盖4内侧的凸台框上；存储模块8安装在梳齿状锁紧槽201和梳齿状锁紧槽301之间；DPC模块9安装在梳齿状锁紧槽202和梳齿状锁紧槽302之间；GNSS模块10和电源模块11集成在过渡板7上且过渡板7安装在梳齿状锁紧槽203和梳齿状锁紧槽303之间；前面板5和后面板6安装在底座1、左侧板2、右侧板3及上盖4的前侧面和后侧面，其中左侧板2和右侧板3内侧的梳齿状锁紧槽正对后面板6。

如图2所示，底座1为轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构提供安装基准，分布在底座1两侧的10个安装底脚101为轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机提供与外界载体的安装基座，每个安装底脚101设置一个与外界安装用的M5螺纹孔。底座1内侧设计了若干均匀排列的凹槽，减小了计算机结构的重量。底座1前侧和后侧的5个螺钉安装凸起，用于安装前面板5和后面板6。底座1及上盖4左右两侧设计了“L”字型安装接触面103，为左侧板2和右侧板3提供安装基准，其安装接触面如图13所示。

如图3和图4所示，左侧板2和右侧板3安装在底座1的上表面左侧和右侧的“L”字型安装接触面103上，根据存储模块、DPC模块、GNSS模块与电源模块的尺寸，左侧板和右侧板上设计了宽度分别为8毫米、5.5毫米、14.5毫米、10.5毫米的4个凸起台，其中每个凸起台中心设有凹槽，构成“回”字型凸起台204和“回”字型凸起台304，凸起台之间的梳齿状锁紧槽构成了第一、第二和第三电路板导槽，其中第一电路板导槽由梳齿状锁紧槽201与梳齿状锁紧槽301组成，第二电路板导槽由梳齿状锁紧槽202与梳齿状锁紧槽302组成，第三电路板导槽由梳齿状锁紧槽203与梳齿状锁紧槽303组成。

如图5和图6所示，上盖4左右两侧也设计了“L”字型安装接触面，上盖4安装在左侧板2和右侧板3上表面，上盖4内侧同底座一样也设计了凹槽，减小了计算机结构的重量，且保证了上盖4的强度。上盖4前侧和后侧设有5个螺钉安装凸起，用于固定安装前面板5和后面板6。由于底座1两侧和上盖4两侧设计的“L”字型安装接触面，底座1、左侧板2、右侧板3和上盖4之间的安装接触面构成“L”字型，左侧板2和右侧板3通过间隔5厘米的6个圆柱销与上盖4和底座1稳固连接，并采用铝钎焊工艺实现密封焊接，大大提高了连接的强度。底座1内侧的凸台102、左侧板2内侧的凸台205、右侧板3内侧的凸台305和上盖4内侧的凸台401构成了凸台框，为主电路板提供了主电路板安装面，并将底座1、左侧板2、右侧板3和上盖4构成的组合体内部腔体分为前腔和后腔，前腔用于安装主电路板12和走线，后腔用于安装存储模块8、DPC模块9、过渡板7、GNSS模块10和电源模块11，实现了功能模块化和安装便捷化。

如图7所示，主电路板12通过螺钉安装在主电路板安装面即凸台框上，实现与存储模块8、DPC模块9、GNSS模块10、电源模块11和外部信号之间的通讯。

如图8所示，GNSS模块10和电源模块11通过螺钉集成安装在过渡板7上。

如图9所示，存储模块8安装在第一电路板导槽，用于存储IMU和GPS的原始数据以及导航结果数据；DPC模块9安装在第二电路板导槽，为轻小型高性能分布式位置姿态测量系统提供数据采集、捷联解算、组合滤波，并将数据发送给载荷；集成有GNSS模块10和电源模块11的过渡板7安装在第三电路板导槽，GNSS模块10用于接收GPS信号，电源模块11为分布式位置姿态测量系统计算机中各个处理电路提供电源，并为IMU供电。存储模块8、DPC模块9和集成GNSS模块10与电源模块11的过渡板7以插拔方式与主电路板12连接，并通过在第一、第二和第三电路板导槽上设置锁紧条，对存储模块8、DPC模块9和过渡板7进行锁紧固定。

如图10所示，前面板5通过螺钉安装在底座1、左侧板2、右侧板3以及上盖4的前侧面，前面板5为分布式位置姿态测量系统计算机提供了4个信号指示灯安装孔501、4个电源开关安装孔502，以及存储数据读取的接插件安装孔503、与IMU连接的接插件安装孔504、与载荷连接的接插件安装孔505、与电源连接的接插件安装孔506、与GPS天线连接的接插件安装孔507，信号指示灯和电源开关分别用于显示和控制子IMU1、子IMU2、主IMU和整个系统的工作状态，通过电源线和信号线为系统提供工作电源、信号及数据通讯等。

如图11所示，后面板6通过螺钉安装在底座1、左侧板2、右侧板3以及上盖4的后侧面。底座1、左侧板2、右侧板3、上盖4、前面板5和后面板6组成的箱体为分布式位置姿态测量系统计算机提供硬件防护。结构件外侧喷涂绝缘材料，防止外界电场干扰。

如图12所示，前面板5上分别安装了4个电源指示灯、4个开关、5个接插件，实现计算机内部的状态检测、控制和数据通讯。

如图14所示，所述底座和上盖的左右两侧设有“L”字型安装接触面，也可以设计成“Z”字型，以使得所述底座与左侧板和右侧板之间、上盖与左侧板和右侧板之间的安装接触面构成“Z”字型。

本发明轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构充分利用了结构内部空间，减小了体积和重量，适用于分布式位置姿态测量系统，也可以应用于惯性导航、组合导航系统。

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。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构，包括箱体，箱体内集成存储模块、DPC模块、GNSS模块、电源模块和主电路板，其特征在于，还包括过渡板，所述箱体内设有将箱体内部空间分为前腔和后腔的凸台框，所述主电路板安装在前腔一侧的凸台框上，所述后腔内箱体左右两侧自下而上分别设有相互对应的第一电路板导槽、第二电路板导槽和第三电路板导槽，所述存储模块安装在第一电路板导槽，所述DPC模块安装在第二电路板导槽，所述GNSS模块与电源模块集成在所述过渡板上，所述过渡板安装在第三电路板导槽，所述存储模块、DPC模块、集成GNSS模块和电源模块的过渡板以插拔方式与主电路板相连；

所述箱体由底座、上盖、左侧板、右侧板、前面板、后面板组成，左侧板和右侧板安装在底座上表面左侧和右侧，上盖安装在左侧板和右侧板上表面，前面板和后面板安装在底座、左侧板、右侧板及上盖组合体的前侧面和后侧面；所述底座的左右两侧设有若干安装底脚，用于与外界载体固定连接，所述箱体内侧的底座和上盖上分别均匀设置有凹槽；

所述箱体内部的底座、上盖、左侧板及右侧板的相应位置上分别设有凸台，所述凸台首尾连接形成所述凸台框，所述凸台框距离前面板内侧3～4厘米；

所述后腔内左侧板和右侧板上自下而上分别设有相互对应的四个凸起台，凸起台之间形成所述的第一电路板导槽、第二电路板导槽和第三电路板导槽，所述凸起台中间设有凹槽，形成“回”字型凸起台。

2.根据权利要求1所述的一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构，其特征在于：所述底座和上盖的左右两侧设有“L”字型安装接触面，使得所述底座与左侧板和右侧板之间、上盖与左侧板和右侧板之间的安装接触面构成“L”字型。

3.根据权利要求1所述的一种轻小型高性能分布式位置姿态测量系统计算机结构，其特征在于：所述底座、左侧板、右侧板和上盖的前侧面和后侧面上都设有宽1.7毫米、深1.3毫米的密封沟槽，构成内嵌导电橡胶条的环形密封沟槽。