CN108489488A - 一种捷联式惯性导航系统支撑装置 - Google Patents

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袁名伟
杜峰
张宇
何俊龙
张心怡
赵洪林
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Abstract

本发明公开了一种捷联式惯性导航系统支撑装置,包括底板、后板、侧板和支撑座,本装置采用L形半包围结构,为陀螺仪、加速度计和电路板的安装提供合理的空间;设置于底板上的凸沿与支撑座的一面相对齐且贴合接触,凸沿用于对支撑座提供保护与支撑;设置于底板上的侧板中部设置有U形槽,U形槽对靠近侧板一侧的陀螺仪起到辅助固定的作用并为其安装、拆卸提供空间;支撑座在其内部设置加速度计安装内槽,为加速度计提供密闭空间,起到稳固支撑的作用;通过对整体机械零件的设计及制造减小了陀螺仪、加速度计的安装误差。

Description

一种捷联式惯性导航系统支撑装置
技术领域
本发明属于机械工程技术领域,具体涉及一种捷联式惯性导航系统支撑装置。
背景技术
捷联式惯性导航系统是把惯性元件,陀螺仪和加速度计直接固定在运载体上,陀螺仪和加速度计分别测量运载体相对惯性空间的三个转动角速度和三个线加速度沿运载体坐标系的分量,经过坐标变换,把加速度信息转化为沿导航坐标系的加速度。经过计算,得到运载体的位置、速度、航向和水平姿态等各种导航信息。
要维持惯性导航系统的稳定运行,必不可少的结构就是支撑装置,支撑装置通过三个稳定回路,使平台的三个轴保持相对惯性空间稳定,从而建立惯性空间三维坐标系,提供了一个惯性测量基准,使加速度计的测量方向始终保持不变。在导航过程中,如果平台的三个稳定轴相对于惯性空间发生了转动(即平台发生了漂移),加速度计的测量方向也随着转动,加速度计的输出信号反映的就不是惯性空间三个坐标轴方向上的真实加速度(出现了一个偏差角),而在导航计算中,仍将加速度计的输出信号作为惯性空间三个轴向上的加速度来进行计算,因此,平台的漂移引起了加速度信号测量的不真实,应用此产生了误差的加速度信号去进行导航计算,必然会影响导航精度。要获得高精度的导航系统,就必须对支撑装置的结构进行研究与优化,提高捷联式惯性导航系统的安装精度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种可减小了陀螺仪、加速度计的安装误差,为陀螺仪、加速度计提供支撑保护的捷联式惯性导航系统支撑装置。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种捷联式惯性导航系统支撑装置,包括底板、后板、侧板和支撑座,后板与侧板分别垂直设置于底板之上并与所述的支撑座保持间隔,在支撑座的上端面设置贯通的第一陀螺仪安装槽,在支撑座远离后板一侧设置贯通的第二陀螺仪安装槽,在支撑座靠近侧板一侧设置贯通的第三陀螺仪安装槽,在支撑座内部设置加速度计安装内槽,所述第一陀螺仪安装槽、第二陀螺仪安装槽和第三陀螺仪安装槽之间互相垂直,所述加速度计安装内槽的底面与底板相平行,所述加速度计安装内槽的内表面分别与第一陀螺仪安装槽、第二陀螺仪安装槽和第三陀螺仪安装槽分别平行。
在上述技术方案中,在所述后板的下部设置与之垂直的后板安装座,后板安装座上设置有用于与底板连接的后板安装孔。
在上述技术方案中,在所述侧板的中部设置有U形槽,U形槽的宽度大于安装于第三陀螺仪安装槽内的陀螺仪。
在上述技术方案中,所述后板与侧板组成L形半包围结构,所述支撑座设置于在L形半包围结构的内侧。
在上述技术方案中,所述加速度计安装内槽位于支撑座内靠近侧板一侧。
在上述技术方案中,所述所述加速度计安装内槽呈正方体。
在上述技术方案中,所述加速度计安装内槽内壁上设置有用于安装加速度计的螺钉孔。
在上述技术方案中,所述底板、后板、侧板和支撑座采用不锈钢材质。
在上述技术方案中,在底板上与侧板相对的一侧垂直设置凸沿,凸沿与支撑座的一面相对齐且贴合接触,用于对支撑座提供保护与支撑。
一种捷联式惯性导航系统支撑装置在进行使用时,在第一陀螺仪安装槽、第二陀螺仪安装槽和第三陀螺仪安装槽分别安装三组陀螺仪,其中靠近侧板一侧的陀螺仪放置于侧板中部的U形槽内,起到辅助固定的作用;三组陀螺仪分别位于X、Y、Z三个平面内,作为基准,用以测量惯性空间内的三个转动角速度,在支撑座的加速度计安装内槽内分别安装三组加速度计,三组加速度计分别通过螺钉固定安装于加速度计安装内槽的底面、内端面与侧面,底面、内端面与侧面的三组加速度计分别与三组陀螺仪相对应,用以测量三个线加速度沿运载体坐标系的分量,后板、侧板用于放置三组电路板,电路板分别与三组陀螺仪和三组加速度计通过线路相连,完成信号的传输。
一种捷联式惯性导航系统,其特征在于:在如权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置的基础上,在所述第一陀螺仪安装槽、第二陀螺仪安装槽和第三陀螺仪安装槽内分别设置三个陀螺仪,在所述加速度计安装内槽的三个互相垂直的内壁上分别设置三个加速度加速度计,在侧板的外侧、后板的前面、后板的后面分别设置三块电路板,三块电路板分别与三个陀螺仪、三个加速度加速度计通过线路连通。
本发明的优点和有益效果为:
1、本装置采用L形半包围结构,为陀螺仪、加速度计和电路板的安装提供合理的空间。
2、本装置设置于底板上的凸沿与支撑座的一面相对齐且贴合接触,凸沿用于对支撑座提供保护与支撑;设置于底板上的侧板中部设置有U形槽,U形槽对靠近侧板一侧的陀螺仪起到辅助固定的作用并为其安装、拆卸提供空间。
3、本装置中的支撑座在其内部设置加速度计安装内槽,为加速度计提供密闭空间,起到稳固支撑的作用。
综上,本装置通过对整体机械零件的设计及制造减小了陀螺仪、加速度计的安装误差。
附图说明
图1为本发明俯视结构示意图。
图2为本发明侧视结构示意图。
图3为底板俯视结构示意图。
图4为底板侧视结构示意图。
图5为后板正视结构示意图。
图6为后板侧视结构示意图。
图7为侧板正视结构示意图。
图8为侧板侧视结构示意图。
图9为支撑座平面结构示意图1。
图10为支撑座平面结构示意图2。
图11为支撑座平面结构示意图3。
图12为支撑座立体结构示意图。
其中:1为底板,1-1为凸沿,1-2为第一侧板安装孔,1-3为第二侧板安装孔,1-4为第一支撑座安装孔,1-5为第二支撑座安装孔,1-6为第三支撑座安装孔,1-7为第四支撑座安装孔,1-8为第一后板安装孔,1-9为第二后板安装孔,2为后板,2-1为后板安装座,2-2为后板安装孔,3为侧板,3-1为侧板安装座,3-2为侧板安装孔,3-3为U形槽,4为支撑座,4-1为第一陀螺仪安装槽,4-2为第二陀螺仪安装槽,4-3为第三陀螺仪安装槽,4-4为加速度计安装内槽。
对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种捷联式惯性导航系统支撑装置,包括底板1、后板2、侧板3和支撑座4,后板与侧板分别垂直设置于底板之上,后板与侧板之间形成90度夹角组成L形半包围结构,在L形半包围结构的内侧设置支撑座,在支撑座的上端面设置贯通的第一陀螺仪安装槽4-1,第一陀螺仪安装槽的底面与底板相平行,在支撑座远离后板一侧设置贯通的第二陀螺仪安装槽4-2,第二陀螺仪安装槽的内端面与底板相垂直,在支撑座靠近侧板一侧设置贯通的第三陀螺仪安装槽4-3,第三陀螺仪安装槽的内端面与底板相垂直,在支撑座靠近后板一侧设置呈正方体的加速度计安装内槽,正方体的底面与底板相平行,在与侧板相对的底板一侧垂直设置凸沿,凸沿与支撑座的一面相对齐且贴合接触,凸沿用于对支撑座提供保护与支撑。
在所述后板的下部设置与之垂直的后板安装座2-1,后板安装座上设置有用于与底板连接的后板安装孔2-2。在所述侧板的下部设置与之垂直的侧板安装座3-1,侧板安装座上设置有用于与底板连接的侧板安装孔3-2。在所述底板上设置第一侧板安装孔1-2、第二侧板安装孔1-3,用于设置螺钉将侧板予以固定。在所述底板上设置第一后板安装孔1-8、第二后板安装孔1-9,用于设置螺钉将后板予以固定。在所述底板上设置有第一支撑座安装孔1-4、第二支撑座安装孔1-5、第三支撑座安装孔1-6和第四支撑座安装孔1-7,用于设置螺钉将支撑座予以固定。
如图9、10、11、12所示,支撑座加工时必须保证C面与底面A的平行度公差,B、C、D面的相互垂直关系,允许误差在0.02mm和0.01mm内。支撑座的底面尺寸为60mm×60mm;垂直底面的4×M5螺纹孔,分别用于与底板连接;据底面高59mm处有一横向贯通宽31mm的第一陀螺仪安装槽4-1,用于安装X方向上的陀螺仪。靠近侧板一侧有一处上下贯通宽31mm的第三陀螺仪安装槽,用于安装Z方向上的陀螺仪;远离后板一侧距离底面10mm处有一宽31mm的第二陀螺仪安装槽,用于安装Y方向上的陀螺仪;在支撑座中间开一个35mm×35mm×35mm的半开式空间,用于安装三个方向的加速度计,其中三个与陀螺仪安装方向各对应面上有4×M2.5的螺纹孔,用于安装加速度计。X、Y、Z方向的三个正交平面相互间的垂直度公差在0.01mm内,C平面与底面平行度公差在0.02mm内;三个安装平面表面粗糙度要求均为Ra1.6。
上述一种捷联式惯性导航系统支撑装置在进行使用时,在第一陀螺仪安装槽、第二陀螺仪安装槽和第三陀螺仪安装槽分别安装三组陀螺仪,其中靠近侧板一侧的陀螺仪放置于侧板中部的U形槽内,起到辅助固定的作用;三组陀螺仪分别位于X、Y、Z三个平面内,作为基准,用以测量惯性空间内的三个转动角速度,在支撑座的加速度计安装内槽内分别安装三组加速度计,三组加速度计分别通过螺钉固定安装于加速度计安装内槽的底面、内端面与侧面,底面、内端面与侧面的三组加速度计分别与三组陀螺仪相对应,用以测量三个线加速度沿运载体坐标系的分量,后板、侧板用于放置三组电路板,电路板分别与三组陀螺仪和三组加速度计通过线路相连,完成信号的传输。
实施例2
在实施例1的基础上,在所述侧板的中部设置有U形槽3-3,U形槽的宽度比安装于第三陀螺仪安装槽内的陀螺仪宽1-2cm,起到辅助固定的作用并为陀螺仪的安装、拆卸提供空间。
实施例3
实施例1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置应用于飞行器时,整套惯性导航设备由一个支撑座,两个侧板,一个底板,以及三个陀螺仪、三个加速度计、三组电路板组成。为保证支撑装置的结构紧凑,在支撑座外部形成了一组正交平面,放置三个陀螺仪、又将内部挖空,在内部形成第二组正交平面,放置三个加速度计;所述陀螺仪用来形成一个导航坐标系使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中并给出航向和姿态角;加速度计用来测量运动体的加速度经过对时间的一次积分得到速度,速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。由于3个自由度陀螺仪用来测量飞行器的3个转动运动;3个加速度计用来测量飞行器的3个平移运动的加速度。3个陀螺仪与3个加速度计都要正交放置,所以结构中要有两组三个正交平面。系统工作过程中各零部件间没有相对运动,也不会受到较大的振动,各零件采用螺纹进行连接可以达到连接目的,经测试满足捷联式惯性导航系统的稳定运行要求。
以上对本发明做了示例性的描述,应该说明的是,在不脱离本发明的核心的情况下,任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种捷联式惯性导航系统支撑装置,其特征在于:包括底板、后板、侧板和支撑座,后板与侧板分别垂直设置于底板之上并与所述的支撑座保持间隔,在支撑座的上端面设置贯通的第一陀螺仪安装槽,在支撑座远离后板一侧设置贯通的第二陀螺仪安装槽,在支撑座靠近侧板一侧设置贯通的第三陀螺仪安装槽,在支撑座内部设置加速度计安装内槽,所述第一陀螺仪安装槽、第二陀螺仪安装槽和第三陀螺仪安装槽之间互相垂直,所述加速度计安装内槽的底面与底板相平行,所述加速度计安装内槽的内表面分别与第一陀螺仪安装槽、第二陀螺仪安装槽和第三陀螺仪安装槽分别平行。
2.根据权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置,其特征在于:在所述后板的下部设置与之垂直的后板安装座,后板安装座上设置有用于与底板连接的后板安装孔。
3.根据权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置,其特征在于:在所述侧板的中部设置有U形槽,U形槽的宽度大于安装于第三陀螺仪安装槽内的陀螺仪。
4.根据权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置,其特征在于:所述后板与侧板组成L形半包围结构,所述支撑座设置于在L形半包围结构的内侧。
5.根据权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置,其特征在于:所述加速度计安装内槽位于支撑座内靠近侧板一侧。
6.根据权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置,其特征在于:所述所述加速度计安装内槽呈正方体。
7.根据权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置,其特征在于:所述加速度计安装内槽内壁上设置有用于安装加速度计的螺钉孔。
8.根据权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置,其特征在于:所述底板、后板、侧板和支撑座采用不锈钢材质。
9.根据权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置,其特征在于:在底板上与侧板相对的一侧垂直设置凸沿,凸沿与支撑座的一面相对齐且贴合接触,用于对支撑座提供保护与支撑。
10.一种捷联式惯性导航系统,其特征在于:在如权利要求书1所述的一种捷联式惯性导航系统支撑装置的基础上,在所述第一陀螺仪安装槽、第二陀螺仪安装槽和第三陀螺仪安装槽内分别设置三个陀螺仪,在所述加速度计安装内槽的三个互相垂直的内壁上分别设置三个加速度加速度计,在侧板的外侧、后板的前面、后板的后面分别设置三块电路板,三块电路板分别与三个陀螺仪、三个加速度加速度计通过线路连通。
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