CN107228666A - 一体化单轴自标定惯导控制系统 - Google Patents

一体化单轴自标定惯导控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107228666A
CN107228666A CN201710624996.7A CN201710624996A CN107228666A CN 107228666 A CN107228666 A CN 107228666A CN 201710624996 A CN201710624996 A CN 201710624996A CN 107228666 A CN107228666 A CN 107228666A
Authority
CN
China
Prior art keywords
locking
inertial navigation
indexing mechanism
control system
worm screw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710624996.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107228666B (zh
Inventor
陈子玮
王万雷
穆善和
潘思思
李福瑞
胡琪波
王永辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Sanjiang Aerospace Hongfeng Control Co Ltd
Original Assignee
Hubei Sanjiang Aerospace Hongfeng Control Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Sanjiang Aerospace Hongfeng Control Co Ltd filed Critical Hubei Sanjiang Aerospace Hongfeng Control Co Ltd
Priority to CN201710624996.7A priority Critical patent/CN107228666B/zh
Publication of CN107228666A publication Critical patent/CN107228666A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107228666B publication Critical patent/CN107228666B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/18—Stabilised platforms, e.g. by gyroscope
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种一体化单轴自标定惯导控制系统，包括惯导控制器(1)和转位机构(2)，所述惯导控制器(1)包括本体(3)、单轴陀螺(4)、IF模块(6)、加速度计组(7)及转接板(8)，所述转位机构(2)包括基座(9)、锁紧组合(15)、锁紧电机(17)、齿轮(18)、锁紧涡轮(19)、锁紧蜗杆(20)、锁紧杆(21)、限位端盖(22)及锁紧壳体(23)。本发明的控制系统，通过集成化设计，合理优化和布局，将惯导控制器与转位机构集成设计，具备集成度高、体积小、零位重复定位精度可以控制在0°0′19″内、安装精度高、可靠性高等优点。

Description

一体化单轴自标定惯导控制系统
技术领域
本发明的实施例属于惯性导航技术领域，更具体地，涉及一种一体化单轴自标定惯导控制系统。
背景技术
旋转惯导系统所使用的旋转调制技术能够提高导航系统长航时导航精度，但是在实际系统应用时，导航精度仍然受惯性器件精度的影响，需要在使用前对惯性器件进行标定。目前对惯性测量单元(IMU)的标定多数是基于高精度转台的，需要把惯导系统拆卸下来送到实验室进行，此方法虽然能够保证一定的精度，但是存在操作性差、成本高以及重复性误差等问题。另外，惯性器件误差并不是固定不变的，随着时间的推移，之前所标定的误差数值不能再继续使用，需要重新进行标定，这不利于长航时导航系统的使用。
近年来，随着基础工业水平以及现代科技的不断进步，惯导控制领域正朝着小型化、长寿命、高精度、免维护、机电一体化的设计方向发展。一体化单轴自标定惯导控制系统应运而生，相对于传统导控制器其在保证导控制器各项性能的基础上大幅度减小转位机构的体积与质量，使其具备更为优越的动态输出特性、控制性能，成为当前行业主要的发展趋势之一。
双轴旋转惯导系统由于自身带有两个环架，因此可以不借助于转台进行自主标定，但是由于环架并不像转台那样能提供精确的姿态基准，因此现有系统级标定方法在应用于双轴旋转惯导系统时存在障碍，需要设计新的自主标定方法。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种一体化单轴自标定惯导控制系统，通过集成化设计，合理优化和布局，将惯导控制器与转位机构集成设计，具备集成度高、体积小、零位重复定位精度可以控制在0°0′19″内、安装精度高、可靠性高等优点。
为了实现上述目的，本发明提供一种一体化单轴自标定惯导控制系统，包括惯导控制器和转位机构；
其中，所述惯导控制器包括本体、单轴陀螺、IF模块、加速度计组及转接板，所述单轴陀螺设于所述本体的左下角，所述加速度计组设于所述本体上，且与所述单轴陀螺并列设置，所述IF模块通过所述转接板与所述加速度计组连接；
所述转位机构包括基座、锁紧组合、锁紧电机、齿轮、锁紧涡轮、锁紧蜗杆、锁紧杆、限位端盖及锁紧壳体，所述锁紧组合通过所述锁紧壳体安装于所述基座上，所述锁紧电机竖直设置，其下端通过所述齿轮与所述锁紧蜗杆连接，所述锁紧蜗杆的中间与所述锁紧涡轮连接，所述锁紧杆设于所述锁紧涡轮的中心，所述限位端盖设于所述锁紧杆上，所述锁紧组合用于通过锁紧电机带动齿轮输入，并通过锁紧涡轮、锁紧蜗杆、锁紧杆、限位端盖实现惯导控制器的定位锁紧。
进一步地，所述转位机构还包括转位力矩电机、锁紧板及遮光片，所述转位力矩电机、锁紧板及遮光片固定安装于所述本体上，所述转位力矩电机用于驱动所述转位机构实现转位运动。
进一步地，所述转位机构还包括光电开关和定齿轮，所述光电开关和定齿轮与所述基座固定连接。
进一步地，所述转位机构还包括支撑轴，所述支撑轴为两个，分别设于所述转位机构的上下边缘，用于实现所述转位机构与惯导控制器的连接和支撑。
进一步地，所述转位机构可实现三种转位状态，分别为定位状态、转动状态和自锁定状态，且可实现三种转位状态的自由切换。
进一步地，所述锁紧电机用于做正向转动，带动所述锁紧蜗杆做旋转运动，所述锁紧蜗杆推动所述锁紧涡轮转动，所述限位端盖起到限位作用，所述锁紧杆用于作正向直线运动，所述锁紧杆到达指定位置且锁紧电机断电，从而实现锁紧动作。
进一步地，所述锁紧电机用于做反向转动，带动所述锁紧蜗杆做旋转运动，所述锁紧蜗杆推动所述锁紧涡轮做旋转运动，所述限位端盖用于起到限位作用，所述锁紧杆用于作反向直线运动，所述锁紧杆与转位机构完全脱开且锁紧电机断电，从而实现解锁动作。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的单轴自标定惯导控制系统，通过集成化设计，合理优化和布局，将惯导控制器与转位机构集成设计，具备集成度高、体积小、零位重复定位精度可以控制在0°0′19″内、安装精度高、可靠性高等优点。
(2)本发明的单轴自标定惯导控制系统，一体化单轴自标定惯导控制系统集惯性测量组合、导航计算机、GNSS接收机、转位、锁紧功能于一体，并且具备惯组参数的自标定功能其采用温度补偿设计和一体化结构形式。
(3)本发明的单轴自标定惯导控制系统，其主要功能是接收外部指令，控制转位机构的旋转，同时采集光纤陀螺、加速度计敏感信息。发出预定的制导、时序等控制指令和遥测计算机字，为导弹提供当前航向和姿态。
(4)本发明的单轴自标定惯导控制系统，通过优化驱动控制程序的算法实现两个锁紧组合同步锁紧。
附图说明
图1为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的主视图；
图2为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的后视图；
图3为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的外形示意图；
图4为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的锁紧组合剖视图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-惯导控制器、2-转位机构、3-本体、4-陀螺、5-转位齿轮、6-IF模块、7-加速度计组、8-转接板、9-基座、10-转位力矩电机、11-光电开关、12-支撑轴、13-遮光片、14-定齿轮、15-锁紧组合、16-锁紧板、17-锁紧电机、18-齿轮、19-锁紧涡轮、20-锁紧蜗杆、21-锁紧杆、22-限位端盖、23-锁紧壳体、24-上端盖、25-下端盖、26-转位控制板、27-惯导控制板、28-轴承。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的主视图，图2为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的后视图，图3为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的外形示意图。如图1、图2和图3所示，在本发明一个实施例中，一体化单轴自标定惯导控制系统包括惯导控制器1与转位机构2两部分，一体化单轴自标定惯导控制系统集惯性测量组合、导航计算机、GNSS接收机、转位、锁紧功能于一体，并且具备惯组参数的自标定功能其采用温度补偿设计和一体化结构形式。
其中惯导控制器1包括本体3、单轴陀螺4、IF模块6、加速度计组7及转接板8。单轴陀螺4设于所述本体3的左下角，所述加速度计组7设于所述本体3上，且与所述单轴陀螺4并列设置，所述IF模块6通过所述转接板8与所述加速度计组7连接。本发明的单轴自标定惯导控制系统，其主要功能是接收外部指令，控制转位机构的旋转，同时采集光纤陀螺、加速度计敏感信息。发出预定的制导、时序等控制指令和遥测计算机字，为导弹提供当前航向和姿态。
图4为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的锁紧组合剖视图。如图1和图4所示，转位机构包括基座9、转位力矩电机10、光电开关11、两个支撑轴12、遮光片13、定齿轮14及锁紧组合15。光电开关11与定齿轮14固定连接在基座上9，锁紧组合15通过锁紧壳体23安装于所述基座9上，锁紧电机17竖直设置，其下端通过所述齿轮18与所述锁紧蜗杆20连接，锁紧蜗杆20的中间与锁紧涡轮19连接，锁紧杆21设于锁紧涡轮19的中心，限位端盖22设于所述锁紧杆21上，锁紧板16、转位力矩电机10与遮光片13固定在本体3上，锁紧组合15通过锁紧壳体23安装在基座上9。
锁紧组合15通过锁紧电机17带动齿轮18输入，并通过锁紧涡轮19、锁紧蜗杆20、锁紧杆21、限位端盖22实现惯导控制器1的定位锁紧。本发明的单轴自标定惯导控制系统，通过集成化设计，合理优化和布局，将惯导控制器与转位机构集成设计，具备集成度高、体积小、零位重负精度高、安装精度高、可靠性高等优点。
转位机构2可实现三种状态：定位状态、转动状态、自锁定飞行状态，并可通过控制指令在三种状态之间自动自由切换。在本发明的优选实施例中，通过优化驱动控制程序的算法实现两个锁紧组合同步锁紧。
锁紧电机17正向转动时，带动锁紧蜗杆20做旋转运动，锁紧蜗杆20推动锁紧涡轮19转动，由于限位端盖22限位作用，锁紧杆21作正向直线运动，当锁紧杆21到达指定位置时，锁紧电机17断电，完成锁紧动作。
锁紧电机17反向转动时，带动锁紧蜗杆20做旋转运动，锁紧蜗杆20推动锁紧涡轮19做旋转运动，由于限位端盖22限位作用，锁紧杆21作反向直线运动，当完全脱开时，锁紧电机17断电，完成解锁动作。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种一体化单轴自标定惯导控制系统，其特征在于，包括惯导控制器(1)和转位机构(2)；
其中，所述惯导控制器(1)包括本体(3)、单轴陀螺(4)、IF模块(6)、加速度计组(7)及转接板(8)，所述单轴陀螺(4)设于所述本体(3)的左下角，所述加速度计组(7)设于所述本体(3)上，且与所述单轴陀螺(4)并列设置，所述IF模块(6)通过所述转接板(8)与所述加速度计组(7)连接；
所述转位机构(2)包括基座(9)、锁紧组合(15)、锁紧电机(17)、齿轮(18)、锁紧涡轮(19)、锁紧蜗杆(20)、锁紧杆(21)、限位端盖(22)及锁紧壳体(23)，所述锁紧组合(15)通过所述锁紧壳体(23)安装于所述基座(9)上，所述锁紧电机(17)竖直设置，其下端通过所述齿轮(18)与所述锁紧蜗杆(20)连接，所述锁紧蜗杆(20)的中间与所述锁紧涡轮(19)连接，所述锁紧杆(21)设于所述锁紧涡轮(19)的中心，所述限位端盖(22)设于所述锁紧杆(21)上，所述锁紧组合(15)用于通过锁紧电机(17)带动齿轮(18)输入，并通过锁紧涡轮(19)、锁紧蜗杆(20)、锁紧杆(21)、限位端盖(22)实现惯导控制器(1)的定位锁紧。
2.根据权利要求1所述的一种一体化单轴自标定惯导控制系统，其特征在于，所述转位机构(2)还包括转位力矩电机(10)、锁紧板(16)及遮光片(13)，所述转位力矩电机(10)、锁紧板(16)及遮光片(13)固定安装于所述本体(3)上，所述转位力矩电机(10)用于驱动所述转位机构(2)实现转位运动。
3.根据权利要求1或2所述的一种一体化单轴自标定惯导控制系统，其特征在于，所述转位机构(2)还包括光电开关(11)和定齿轮(14)，所述光电开关(11)和定齿轮(14)与所述基座(9)固定连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种一体化单轴自标定惯导控制系统，其特征在于，所述转位机构(2)还包括支撑轴(12)，所述支撑轴(12)为两个，分别设于所述转位机构(2)的上下边缘，用于实现所述转位机构(2)与惯导控制器(1)的连接和支撑。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种一体化单轴自标定惯导控制系统，其特征在于，所述转位机构(2)可实现三种转位状态，分别为定位状态、转动状态和自锁定状态，且可实现三种转位状态的自由切换。
6.根据权利要求1所述的一种一体化单轴自标定惯导控制系统，其特征在于，所述锁紧电机(17)用于做正向转动，带动所述锁紧蜗杆(20)做旋转运动，所述锁紧蜗杆(20)推动所述锁紧涡轮(19)转动，所述限位端盖(22)起到限位作用，所述锁紧杆(21)用于作正向直线运动，所述锁紧杆(21)到达指定位置且锁紧电机(17)断电，从而实现锁紧动作。
7.根据权利要求1或6所述的一种一体化单轴自标定惯导控制系统，其特征在于，所述锁紧电机(17)用于做反向转动，带动所述锁紧蜗杆(20)做旋转运动，所述锁紧蜗杆(20)推动所述锁紧涡轮(19)做旋转运动，所述限位端盖(22)用于起到限位作用，所述锁紧杆(21)用于作反向直线运动，所述锁紧杆(21)与转位机构(2)完全脱开且锁紧电机(17)断电，从而实现解锁动作。
CN201710624996.7A 2017-07-27 2017-07-27 一体化单轴自标定惯导控制系统 Active CN107228666B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710624996.7A CN107228666B (zh) 2017-07-27 2017-07-27 一体化单轴自标定惯导控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710624996.7A CN107228666B (zh) 2017-07-27 2017-07-27 一体化单轴自标定惯导控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107228666A true CN107228666A (zh) 2017-10-03
CN107228666B CN107228666B (zh) 2020-09-11

Family

ID=59956631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710624996.7A Active CN107228666B (zh) 2017-07-27 2017-07-27 一体化单轴自标定惯导控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107228666B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109470273A (zh) * 2018-12-14 2019-03-15 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 捷联惯性导航系统惯性元件拆装免标定方法
CN113188571A (zh) * 2021-04-30 2021-07-30 无锡卡尔曼导航技术有限公司 一种用于组合导航动基座初始对准的载体前进/倒车判定方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102628694A (zh) * 2012-04-27 2012-08-08 哈尔滨工业大学 一种基于惯性器件陀螺仪和加速度计的单轴转台的控制系统及控制方法
CN103292809A (zh) * 2013-05-14 2013-09-11 哈尔滨工程大学 一种单轴旋转式惯导系统及其专用误差自补偿方法
CN103353302A (zh) * 2013-06-04 2013-10-16 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种光纤陀螺寻北仪的转位机构
CN204155442U (zh) * 2014-08-21 2015-02-11 航天科工惯性技术有限公司 单轴旋转惯导信号传输装置
CN105865486A (zh) * 2016-03-28 2016-08-17 湖北航天技术研究院总体设计所 一种具有自标定、自对准、自诊断功能的捷联惯导系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102628694A (zh) * 2012-04-27 2012-08-08 哈尔滨工业大学 一种基于惯性器件陀螺仪和加速度计的单轴转台的控制系统及控制方法
CN103292809A (zh) * 2013-05-14 2013-09-11 哈尔滨工程大学 一种单轴旋转式惯导系统及其专用误差自补偿方法
CN103353302A (zh) * 2013-06-04 2013-10-16 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种光纤陀螺寻北仪的转位机构
CN204155442U (zh) * 2014-08-21 2015-02-11 航天科工惯性技术有限公司 单轴旋转惯导信号传输装置
CN105865486A (zh) * 2016-03-28 2016-08-17 湖北航天技术研究院总体设计所 一种具有自标定、自对准、自诊断功能的捷联惯导系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109470273A (zh) * 2018-12-14 2019-03-15 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 捷联惯性导航系统惯性元件拆装免标定方法
CN113188571A (zh) * 2021-04-30 2021-07-30 无锡卡尔曼导航技术有限公司 一种用于组合导航动基座初始对准的载体前进/倒车判定方法
CN113188571B (zh) * 2021-04-30 2024-04-30 无锡卡尔曼导航技术有限公司 一种用于组合导航动基座初始对准的载体前进/倒车判定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107228666B (zh) 2020-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102230801B (zh) 一种轻量型航空遥感三轴惯性稳定平台系统
CN100445150C (zh) 舵角传感器
EP1546653B1 (en) A position control arrangement, especially for a surveying instrument, and a surveying instrument
CN102628692B (zh) 飞行器惯组双轴自标定装置
CN102506848B (zh) 一种基于四位置寻北法的光纤陀螺寻北仪转位机构
CN108006410B (zh) 一种用于捷联惯导系统位置标定的双轴转位机构
CN102207381B (zh) 赤道经纬仪复合托架
CN102278989A (zh) 一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统
CN109631879B (zh) 一种正交锁紧的双轴转位机构
CN102607559B (zh) 可自标定的惯性定位定向装置
CN104567874A (zh) 一种基于激光惯导的车载定位定向及自标定装置
CN107228666A (zh) 一体化单轴自标定惯导控制系统
CN102927986A (zh) 一种双轴旋转机构
CN102016729A (zh) 可佩戴电子设备的指示器组件
CN101738182A (zh) 双向恒速偏频激光陀螺寻北方法及双向恒速偏频激光陀螺寻北仪
JP2014178274A (ja) 測量装置
CN203147202U (zh) 新型带横滚稳定的光电平台
CN201034608Y (zh) 自寻北姿态与航向保持装置
JP2014044456A (ja) 減速機
CN102645213A (zh) 一种用于光纤陀螺寻北仪的锁紧定位机构
CN202109930U (zh) 赤道经纬仪复合托架
JP2002310657A (ja) 測量機
WO2010033096A1 (ru) Трехосный дистанционно управляемый гиростабилизатор для кинокамер или для телекамер
CN201974167U (zh) 赤道仪托架
CN202041214U (zh) 一种混合型小型化低成本三轴惯导装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant