CN112729296B - 一种光纤陀螺与mems加表组合的惯导 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，包括：壳体、电子舱和仪表舱；所述电子舱包括：电子舱架、数据采集板、DSP数据处理板、对外插头、连接板、双排插座A及双排插座B；所述仪表舱包括：安装柱A、X轴加表、Y轴加表、Z轴加表、AD采样板A、安装柱B、安装柱C、转接板、Z轴陀螺、Y轴陀螺、X轴陀螺、安装柱D、AD采样板B及底座；所述X轴加表、Y轴加表和Z轴加表均为MEMS加表，Z轴陀螺、Y轴陀螺和X轴陀螺均为光纤陀螺，本发明利用MEMS加表和光纤陀螺各自的优势，来降低成本和体积重量的同时实现高精度导航。
Description
技术领域
本发明属于惯导技术领域，具体涉及一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导。
背景技术
随着MEMS技术的迅速发展，MEMS惯导(MEMS陀螺+MEMS加表)由于体积小、重量轻、成本低、功耗小、可靠性好、测量范围大等优点，得到了广泛应用。但目前MEMS陀螺仍属于低精度陀螺仪，随机漂移误差较大。为满足惯导在提供可靠的水平姿态角的同时，能够保持一段时间的高精度导航这一需求，一般采用光纤陀螺和石英加表的组合来实现，但是该组合造价昂贵，性价比低，体积重量大等不足，尤其对于一次性使用的情形非常不利，所以更迫切的需要保证一段时间高精度导航的同时，降低成本，减小体积和重量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，利用MEMS加表和光纤陀螺各自的优势，来降低成本和体积重量的同时实现高精度导航。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，包括：壳体、电子舱和仪表舱；
所述电子舱包括：电子舱架、数据采集板、DSP数据处理板、对外插头、连接板、双排插座A及双排插座B；
所述连接板安装在电子舱架的内侧面；
所述数据采集板和DSP数据处理板位于电子舱架内，并分别与双排插座A及双排插座B安装在连接板上；
所述对外插头安装在连接板上；
所述仪表舱包括：安装柱A、X轴加表、Y轴加表、Z轴加表、AD采样板A、安装柱B、安装柱C、转接板、Z轴陀螺、Y轴陀螺、X轴陀螺、安装柱D、AD采样板B及底座；
所述Z轴陀螺、Y轴陀螺、X轴陀螺、安装柱A、安装柱B、安装柱C、安装柱D及Y轴加表分别安装在底座上；
所述X轴加表安装在安装柱A上；
所述Z轴加表和AD采样板A安装在安装柱B上；
所述转接板安装在安装柱C上；
所述AD采样板B的两端分别安装在安装柱A和安装柱D上；
所述Y轴加表和Z轴加表分别通过插针与AD采样板A上对应的插座连接；
所述Z轴陀螺通过插针与转接板上的插座连接；
所述Y轴陀螺、X轴陀螺及X轴加表分别通过插针与AD采样板B上对应的插座连接；
所述AD采样板A、转接板、AD采样板B分别通过柔性连接器FPC与电子舱架内的数据采集板连接；
所述底座的顶部与电子舱架的封闭端同轴对接；
所述壳体套装在电子舱和仪表舱的外部，并与所述底座的底部连接；
其中，所述X轴加表、Y轴加表和Z轴加表均为MEMS加表，Z轴陀螺、Y轴陀螺和X轴陀螺均为光纤陀螺。
进一步的，所述安装柱A、安装柱B、安装柱C、安装柱D分别位于Z轴陀螺、Y轴陀螺和X轴陀螺组成的整体的外部，且安装柱A、安装柱B、安装柱C、安装柱D包络形成四边形，所述安装柱D与安装柱B为所述四边形的对角，安装柱A和安装柱C为所述四边形的对角；
所述Y轴加表位于安装柱A、安装柱B之间。
进一步的，所述电子舱架的侧壁上加工有沿周向均匀分布的减重孔。
进一步的，所述壳体的侧壁上加工有两圈以上沿周向均匀分布的减重槽。
进一步的，所述电子舱架为一端开口、一端封闭的圆筒，所述圆筒的封闭端加工有用于通过所述柔性连接器FPC的过线孔。
进一步的，所述底座为圆板，且所述圆板的上表面延伸出与所述圆板的外圆周面型面相同的圆弧形凸台。
进一步的，所述壳体为一端开口、一端封闭的圆筒，所述壳体的封闭端设有把手。
进一步的，所述把手为梅花状。
有益效果：(1)本发明采用光纤陀螺与MEMS组合的方式，在实现降低成本、减小体积重量的同时，获得了高精度的导航定位，为短时间高精度导航提供了技术解决方案。
(2)本发明实现了MEMS惯导的模块化设计，可以方便的对加表(包括：X轴加表、Y轴加表及Z轴加表)、陀螺(包括：X轴陀螺、Y轴陀螺及Z轴陀螺)、AD采样板、数据采集板、数据处理板等进行重用、升级和维修替换，使得MEMS惯导的标准化设计和产品系列化成为可能。
(3)本发明的壳体、电子舱和仪表舱的外形均为圆柱形，适合安装于回转形导航控制舱内，且电子舱架上设有减重孔，壳体上设有减重槽，大大减轻了重量，同时壳体上设计有把手来方便握持装卸。
(4)本发明的AD采样板A、转接板、AD采样板B使用了柔性连接器FPC来与数据采集板连接，与传统走线相比，实现了高密度布线和抗干扰的同时，节省了成本，降低了对走线空间的要求。
附图说明
图1为本发明的结构组成图；
图2为电子舱的结构示意图；
图3为仪表舱的结构示意图；
其中，1-壳体；2-电子舱；3-仪表舱；201-电子舱架；202-数据采集板；203-DSP数据处理板；204-对外插头；205-连接板；206-双排插座A；207-双排插座B；301-安装柱A；302-X轴加表；303-Y轴加表；304-Z轴加表；305-AD采样板A；306-安装柱B；307-安装柱C；308-转接板；309-Z轴陀螺；310-Y轴陀螺；311-X轴陀螺；312-安装柱D；313-AD采样板B；314-底座。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，参见附图1，包括：壳体1、电子舱2和仪表舱3；
参见附图2，所述电子舱2包括：电子舱架201、数据采集板202、DSP数据处理板203、对外插头204、连接板205、双排插座A206及双排插座B207；
所述电子舱架201为一端开口、一端封闭的圆筒，所述圆筒的封闭端加工有过线孔；
所述连接板205通过螺钉安装在电子舱架201的内侧面；
所述数据采集板202和DSP数据处理板203位于电子舱架201内，并分别与双排插座A206及双排插座B207安装在连接板205上；
所述对外插头204安装在连接板205上；
参见附图3，所述仪表舱3包括：安装柱A301、X轴加表302、Y轴加表303、Z轴加表304、AD采样板A305、安装柱B306、安装柱C307、转接板308、Z轴陀螺309、Y轴陀螺310、X轴陀螺311、安装柱D312、AD采样板B313及底座314；
所述底座314为圆板，且所述圆板的上表面延伸出与所述圆板的外圆周面型面相同的圆弧形凸台；
所述Z轴陀螺309、Y轴陀螺310和X轴陀螺311分别通过螺钉安装在底座314上；
所述安装柱A301、安装柱B306、安装柱C307、安装柱D312分别通过螺钉安装在底座314上，并分别位于Z轴陀螺309、Y轴陀螺310和X轴陀螺311组成的整体的外部，且安装柱A301、安装柱B306、安装柱C307、安装柱D312包络形成四边形，所述安装柱D312与安装柱B306为所述四边形的对角，安装柱A301和安装柱C307为所述四边形的对角；
所述Y轴加表303通过螺钉安装在底座314上，并位于安装柱A301、安装柱B306之间；
所述X轴加表302通过螺钉安装在安装柱A301上；
所述Z轴加表304和AD采样板A305通过螺钉安装在安装柱B306上；
所述转接板308通过螺钉安装在安装柱C307上；
所述AD采样板B313的两端分别通过螺钉安装在安装柱A301和安装柱D312上；
所述Y轴加表303和Z轴加表304分别通过插针与AD采样板A305上对应的插座连接；
所述Z轴陀螺309通过插针与转接板308上的插座连接；
所述Y轴陀螺310、X轴陀螺311及X轴加表302分别通过插针与AD采样板B313上对应的插座连接；
所述AD采样板A305、转接板308、AD采样板B313分别通过柔性连接器FPC穿过所述电子舱架201的过线孔后，与电子舱架201内的数据采集板202连接；
所述底座314的圆弧形凸台通过螺钉与电子舱架201的封闭端同轴对接，实现电子舱2和仪表舱3的对接；
所述壳体1为一端开口、一端封闭的圆筒，所述壳体1套装在电子舱2和仪表舱3的外部，且壳体1的开口端通过螺钉与所述底座314的外圆周面连接。
其中，所述电子舱架201的侧壁上加工有沿周向均匀分布的减重孔；所述壳体1的外圆周面加工有两圈以上沿周向均匀分布的减重槽，所述减重孔和减重槽能够在保证机械刚度和强度的同时，大大降低了所述惯导的重量；
所述壳体1的封闭端设有方便握持拆装的把手，所述把手加工为梅花状；
所述X轴加表302、Y轴加表303和Z轴加表304均为MEMS加表，Z轴陀螺309、Y轴陀螺310和X轴陀螺311均为光纤陀螺；采用MEMS加表和光纤陀螺组合的方式，可以实现降低成本、减小体积重量的同时，获得高精度的导航定位。
工作原理：所述惯导安装在载体上；令底座314的轴向为Y轴方向，与所述Y轴方向垂直的平面上的两个互相垂直的方向为分别为X轴方向和Z轴方向；
所述X轴加表302、Y轴加表303和Z轴加表304分别测量载体沿X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度并产生相应的电压信号后，将所述电压信号传送给对应的AD采样板A305和AD采样板B313，AD采样板A305和AD采样板B313将所述电压信号经过AD采样后转换成数字信号，并将所述数字信号依次经过柔性连接器FPC、数据采集板202、双排插座B207、连接板205和双排插座A206，传送给DSP数据处理板203；
所述X轴陀螺311、Y轴陀螺310和Z轴陀螺309分别测量载体绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角速率，并产生相应的数字信号后，将所述数字信号依次经过柔性连接器FPC、数据采集板202、双排插座B207、连接板205和双排插座A206，传送给DSP数据处理板203；
所述DSP数据处理板203通过运行捷联惯导算法程序接收到的数字信号(所述数字信号包含加速度信息和旋转角速率信息)进行实时处理，实现对载体的初始对准、实时导航解算等功能，并通过对外插头204向外部的微控制器等设备提供实时的加速度、速度、角速率、位置等导航信息。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，其特征在于，包括：壳体(1)、电子舱(2)和仪表舱(3)；
所述电子舱(2)包括：电子舱架(201)、数据采集板(202)、DSP数据处理板(203)、对外插头(204)、连接板(205)、双排插座A(206)及双排插座B(207)；
所述连接板(205)安装在电子舱架(201)的内侧面；
所述数据采集板(202)和DSP数据处理板(203)位于电子舱架(201)内，并分别与双排插座A(206)及双排插座B(207)安装在连接板(205)上；
所述对外插头(204)安装在连接板(205)上；
所述仪表舱(3)包括：安装柱A(301)、X轴加表(302)、Y轴加表(303)、Z轴加表(304)、AD采样板A(305)、安装柱B(306)、安装柱C(307)、转接板(308)、Z轴陀螺(309)、Y轴陀螺(310)、X轴陀螺(311)、安装柱D(312)、AD采样板B(313)及底座(314)；
所述Z轴陀螺(309)、Y轴陀螺(310)、X轴陀螺(311)、安装柱A(301)、安装柱B(306)、安装柱C(307)、安装柱D(312)及Y轴加表(303)分别安装在底座(314)上；
所述X轴加表(302)安装在安装柱A(301)上；
所述Z轴加表(304)和AD采样板A(305)安装在安装柱B(306)上；
所述转接板(308)安装在安装柱C(307)上；
所述AD采样板B(313)的两端分别安装在安装柱A(301)和安装柱D(312)上；
所述Y轴加表(303)和Z轴加表(304)分别通过插针与AD采样板A(305)上对应的插座连接；
所述Z轴陀螺(309)通过插针与转接板(308)上的插座连接；
所述Y轴陀螺(310)、X轴陀螺(311)及X轴加表(302)分别通过插针与AD采样板B(313)上对应的插座连接；
所述AD采样板A(305)、转接板(308)、AD采样板B(313)分别通过柔性连接器FPC与电子舱架(201)内的数据采集板(202)连接；
所述底座(314)的顶部与电子舱架(201)的封闭端同轴对接；
所述壳体(1)套装在电子舱(2)和仪表舱(3)的外部，并与所述底座(314)的底部连接；
其中，所述X轴加表(302)、Y轴加表(303)和Z轴加表(304)均为MEMS加表，Z轴陀螺(309)、Y轴陀螺(310)和X轴陀螺(311)均为光纤陀螺。
2.如权利要求1所述一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，其特征在于，所述安装柱A(301)、安装柱B(306)、安装柱C(307)、安装柱D(312)分别位于Z轴陀螺(309)、Y轴陀螺(310)和X轴陀螺(311)组成的整体的外部，且安装柱A(301)、安装柱B(306)、安装柱C(307)、安装柱D(312)包络形成四边形，所述安装柱D(312)与安装柱B(306)为所述四边形的对角，安装柱A(301)和安装柱C(307)为所述四边形的对角；
所述Y轴加表(303)位于安装柱A(301)、安装柱B(306)之间。
3.如权利要求1所述一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，其特征在于，所述电子舱架(201)的侧壁上加工有沿周向均匀分布的减重孔。
4.如权利要求1所述一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，其特征在于，所述壳体(1)的侧壁上加工有两圈以上沿周向均匀分布的减重槽。
5.如权利要求1所述一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，其特征在于，所述电子舱架(201)为一端开口、一端封闭的圆筒，所述圆筒的封闭端加工有用于通过所述柔性连接器FPC的过线孔。
6.如权利要求1所述一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，其特征在于，所述底座(314)为圆板，且所述圆板的上表面延伸出与所述圆板的外圆周面型面相同的圆弧形凸台。
7.如权利要求1所述一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，其特征在于，所述壳体(1)为一端开口、一端封闭的圆筒，所述壳体(1)的封闭端设有把手。
8.如权利要求7所述一种光纤陀螺与MEMS加表组合的惯导，其特征在于，所述把手为梅花状。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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