CN114018256A - 一种光纤/mems双模式惯性基导航硬件系统装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，包括外壳、支撑骨架和环式一体固定架；外壳呈侧面、顶面开窗的且带有散热槽的中空的罩壳式长方体部件；支撑骨架包括支撑底座、防水台、自所述防水台向上延伸的镂空支撑框架；镂空支撑框架上部具有装配支撑平面；环式一体固定架装配于装配支撑平面上形成上容置室；镂空支撑框架内部中空腔与环式一体固定架包围的空间作为下容置室，下容置室用于装配光纤惯性组件，上容置室用于装配MEMS惯性组件、导航控制模块、电源模块。这样避免了不同元器件间的电磁干扰，并且，外壳散热槽的大面积覆盖和骨架的大面积镂空避免了因局部温度过高、内部热不均匀性对惯性传感器测量精度造成的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤/MEMS（微电子机械系统）双模式惯性基导航硬件系统装置，属于机械设计制造领域。
背景技术
围绕不同工作环境下迥异的导航需求，研究人员设计了光纤/MEMS双模式的惯性导航系统，以期实现长航时，高精度，高稳定性的综合导航性能。然而导航系统中光纤惯性组件、MEMS惯性组件以及其他元器件相互间产生的电磁干扰会导致导航系统的可靠性降低，而内部热量不均匀也会产生惯性传感器测量的温度漂移误差，从而导致导航系统的精度降低。其次，导航试验过程中为完成导航软件程序的多次调试和测试需不停拆卸、组装导航硬件以及进行惯性器件的重新标定，该操作浪费了科研人员的大量精力。为此，迫切需要设计一种紧凑且易于工程实现的光纤/MEMS双模式惯性导航系统的外壳及骨架装置以提升双模式惯性导航系统的可靠性和精度。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，针对光纤/MEMS双模式的惯性导航系统内部电磁干扰和热量不均匀性导致的精度和可靠性下降的问题，本发明提供一种光纤MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，以提升双模式惯性导航系统的可靠性和精度。
技术方案：本发明所述的光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置包括外壳、支撑骨架和环式一体固定架；所述外壳呈侧面、顶面开窗的且带有散热槽的中空的罩壳式长方体部件；所述支撑骨架包括支撑底座、防水台、自所述防水台向上延伸的镂空支撑框架；所述防水台高于支撑底座，呈长方体；所述的镂空支撑框架呈三侧面中空且一侧面与顶端开口的结构，所述的镂空支撑框架上部具有装配支撑平面；所述环式一体固定架装配于所述装配支撑平面上形成上容置室；所述的镂空支撑框架内部中空腔与所述环式一体固定架包围的空间作为下容置室，所述下容置室用于装配光纤惯性组件，所述上容置室用于装配MEMS惯性组件、导航控制模块、电源模块，且上、下容置室内壁具有内壁散热槽；所述内壁散热槽从支撑底座贯穿至环式一体固定架顶部。
进一步地，所述的外壳包括罩壳主体、侧面活动盖板和天窗盖板；所述的罩壳主体具有U型槽阵列排布的壳体散热槽；所述的罩壳主体的侧面设置有侧面凹台以及多个用于固定活动盖板的螺栓孔；所述的罩壳主体的顶部设置有顶部凹台以及多个用于固定天窗盖板的螺栓孔；所述的活动盖板上具有通讯连接口和电气连接口。
进一步地，所述的支撑骨架包括支撑底座、防水台、镂空支撑框架；所述的支撑底座具有与外壳在长、宽方向上相同的最大外径尺寸，所述防水台高于支撑底座，呈45°倒角和圆弧倒角的长方体，所述镂空支撑框架由防水台的上表面向上延伸而成。
进一步地，所述的支撑底座具有四个支撑台，所述底座支撑台高于整体底座面且具有贯穿的装置安装孔和罩壳固定孔。
进一步地，所述的镂空支撑框架的内壁四角具有用于固定光纤惯性组件的连接柱，该连接柱位于支撑底座上表面和框架装配支撑平面之间；所述的镂空支撑框架上部具有装配支撑平面，装配支撑平面由镂空支撑框架内壁设置的三个凹台以及内表面拐角连接处的四个装配平台共同形成，且凹台与装配平台处于同一水平面内。
进一步地，所述的环式一体固定架为中空的异型部件，通过向外延伸的四个定位角和螺栓孔卡设固定于装配支撑平面的四个装配平台上，形成上容置室。
进一步地，所述的电源模块通过螺栓孔固定于环式一体固定架的下表面，导航控制模块通过过螺栓孔固定于环式一体固定架的上表面。
进一步地，所述光纤惯性组件包括光纤陀螺仪、石英加速度计；所述光纤陀螺仪、石英加速度计构成的光纤惯性组件通过连接柱正向放置于光纤惯性组件容置室内；所述MEMS惯性组件包括MEMS陀螺仪及加速度计、所述MEMS陀螺仪及加速度计通过排针正向放置于导航控制模块上，所述电源模块、导航控制模块通过螺栓孔固定于环式一体固定架的上、下两表面上；从外壳的通讯连接口和电气连接口引入的电信号通过线缆连接至电源模块、导航控制模块上。
进一步地，所述外壳自上而下罩在支撑骨架和环式一体固定架结合体外部，外壳内壁中空高度大于支撑骨架和环式一体固定架结合体最大高度，外壳通过底座支撑台的罩壳固定孔和螺丝安装至支撑底座上，且使用绝缘密封圈进行密封。
有益效果：该系统骨架设置有环式一体固定架和中空的支撑框架，使用环式一体固定架的上下面固定导航控制模块和电源模块形成电气控制容置室，使用镂空框架中空腔作为光纤惯性组件容置室，为电气组件和惯性传感器组件提供电气隔离的合理装配布局，避免了不同元器件间的电磁干扰。该系统外壳设置有通讯接口和电气接口实现供电和通信需求，设置有顶部天窗便于试验调试和数据提取，避免了对硬件的拆卸及后续的惯性器件重新标定。并且，外壳散热槽的大面积覆盖和骨架的大面积镂空避免了因局部温度过高、内部热不均匀性对惯性传感器测量精度造成的影响，从而使得装配有该外壳及骨架装置的光纤/MEMS惯性组件具有高可靠性和高精度性。
附图说明
图1是本发明中外壳结构示意图；
图2是本发明中支撑骨架结构示意图；
图3是本发明中环式一体固定架结构顶端和底端示意图；
图4是本发明的光纤/MEMS双模式惯性导航硬件系统内部结构示意图；
图5是本发明的光纤/MEMS双模式惯性导航硬件系统整体结构示意图；
图6是本发明的光纤/MEMS双模式惯性导航硬件系统结构爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
如图1-6所示，本实施例公开一种光纤/MEMS双模式惯性导航硬件系统，该系统具有外壳1、支撑骨架2、环式一体固定架3、光纤陀螺仪和石英加速度计组成的光纤惯性组件、MEMS惯性组件、电源模块21、导航控制模块22。
其中，外壳1包括罩壳主体9、侧面活动盖板4和天窗盖板5。
请参阅图1，该外壳呈侧面、顶面开窗的且带有壳体散热槽23的镂空的罩壳式长方体部件。该壳体散热槽23呈U型槽阵列排布至壳体外表面。外壳侧面设置有侧面凹台10、活动盖板4和多个螺栓孔25。活动盖板上具有通讯连接口27和电气连接口28。外壳顶部设置有顶部凹台11、天窗盖板5和多个螺栓孔26。设置的顶部天窗便于试验调试和数据提取，避免了对硬件的拆卸及后续的惯性器件重新标定。
其中，支撑骨架2包括支撑底座6、防水台7、镂空支撑框架8。
请参阅图2，该支撑底座6具有与外壳1在长、宽方向上相同的最大外径尺寸，该防水台7高于支撑底座，呈45°倒角和圆弧倒角的长方体。该镂空支撑框架8由防水台7的上表面向上延伸而出。
支撑底座6具有四个支撑台13，所述支撑台13高于整体底座面且具有贯穿的装置安装孔29和罩壳固定孔30。
镂空支撑框架8呈三面中空且顶端开口的长方体部件，且镂空支撑框架8内部中空腔作为下容置室。下容置室用于装配光纤惯性组件形成光纤惯性组件容置室，且下容置室内壁具有散热槽（图中未示出）以及内壁四角14具有用于固定光纤惯性组件的连接柱31。连接柱31位于支撑底座6上表面和框架装配支撑平面12之间。镂空支撑框架8上部具有装配支撑平面12，装配支撑平面12由框架内壁设置的三个凹台15以及内表面拐角连接处的四个装配平台16共同形成，且凹台15与装配平台16处于同一水平面内。
其中，环式一体固定架3为中空的异型部件。请参阅图3，环式一体固定架（3）通过向外延伸的四个定位角17和螺栓孔32卡设固定于该装配支撑平面12的四个装配平台16上，形成上容置室。该上容置室用于装配导航控制模块22和电源模块21，形成光电气控制容置室，且上容置室内壁具有内壁散热槽（图中未示出）。内壁散热槽从支撑底座6贯穿至环式一体固定架3顶部。电源模块21通过螺栓孔33固定于环式一体固定架3的下表面，导航控制模块22过螺栓孔34固定于环式一体固定架3的上表面。
上、下容置室通过装配支撑平面12固定，实现共振的同时保留了电气隔离，抑制了元器件相互间的电磁干扰所导致的导航系统的可靠性降低的问题。
请参阅图5和6，外壳1自上而下罩在支撑骨架2和环式一体固定架3结合体外部，外壳1具有与支撑底座6在长、宽方向上相同的最大外径尺寸且外壳部件1内壁中空高度大于支撑骨架2和环式一体固定架3结合体最大高度。外壳1通过底座支撑台13的罩壳固定孔30和螺丝安装至支撑底座6上，且使用绝缘密封圈进行密封，最终装配成完整的光纤/MEMS双模式惯性导航硬件系统。
Claims (9)
1.一种光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，其特征在于，包括外壳（1）、支撑骨架（2）和环式一体固定架（3）；所述外壳呈侧面、顶面开窗的且带有散热槽（23）的中空的罩壳式长方体部件；所述支撑骨架包括支撑底座（6）、防水台（7）、自所述防水台（7）向上延伸的镂空支撑框架（8）；所述防水台高于支撑底座，呈长方体；所述的镂空支撑框架（8）呈三侧面中空且一侧面与顶端开口的结构，所述的镂空支撑框架（8）上部具有装配支撑平面（12）；所述环式一体固定架（3）装配于所述装配支撑平面（12）上形成上容置室；所述的镂空支撑框架（8）内部中空腔与所述环式一体固定架（3）包围的空间作为下容置室，所述下容置室用于装配光纤惯性组件，所述上容置室用于装配MEMS惯性组件、导航控制模块（22）、电源模块（21），且上、下容置室内壁具有内壁散热槽；所述内壁散热槽从支撑底座（6）贯穿至环式一体固定架（3）顶部。
2.根据权利要求1所述的光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，其特征在于，所述的外壳（1）包括罩壳主体（9）、侧面活动盖板（4）和天窗盖板（5）；所述的罩壳主体具有U型槽阵列排布的壳体散热槽（23）；所述的罩壳主体的侧面设置有侧面凹台（10）以及多个用于固定活动盖板的螺栓孔（25）；所述的罩壳主体的顶部设置有顶部凹台（11）以及多个用于固定天窗盖板的螺栓孔（26）；所述的活动盖板上具有通讯连接口（27）和电气连接口（28）。
3.根据权利要求1所述的光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，其特征在于，所述的支撑骨架（2）包括支撑底座（6）、防水台（7）、镂空支撑框架（8）；所述的支撑底座（6）具有与外壳（1）在长、宽方向上相同的最大外径尺寸，所述防水台（7）高于支撑底座（6），呈45°倒角和圆弧倒角的长方体，所述镂空支撑框架（8）由防水台（7）的上表面向上延伸而成。
4.根据权利要求1或2或3所述的光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，其特征在于，所述的支撑底座（6）具有四个支撑台（13），所述底座支撑台（13）高于整体底座面且具有贯穿的装置安装孔（29）和罩壳固定孔（30）。
5.根据权利要求1或2或3所述的光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，其特征在于，所述的镂空支撑框架（8）的内壁四角（14）具有用于固定光纤惯性组件的连接柱（31），该连接柱（31）位于支撑底座（6）上表面和框架装配支撑平面（12）之间；所述的镂空支撑框架（8）上部具有装配支撑平面（12），装配支撑平面（12）由镂空支撑框架（8）内壁设置的三个凹台（15）以及内表面拐角连接处的四个装配平台（16）共同形成，且凹台（15）与装配平台（16）处于同一水平面内。
6.根据权利要求5所述的光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，其特征在于，所述的环式一体固定架（3）为中空的异型部件，通过向外延伸的四个定位角（17）和螺栓孔（32）卡设固定于装配支撑平面（12）的四个装配平台（16）上，形成上容置室。
7.根据权利要求1所述的光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，其特征在于，所述的电源模块（21）通过螺栓孔（33）固定于环式一体固定架（3）的下表面，导航控制模块（22）通过螺栓孔（34）固定于环式一体固定架（3）的上表面。
8.根据权利要求1或6所述的光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，其特征在于，所述光纤惯性组件包括光纤陀螺仪（18）、石英加速度计（19）；所述光纤陀螺仪（18）、石英加速度计（19）构成的光纤惯性组件通过连接柱（31）正向放置于光纤惯性组件容置室内；所述MEMS惯性组件包括MEMS陀螺仪及加速度计（20）、所述MEMS陀螺仪及加速度计（20）通过排针正向放置于导航控制模块上，所述电源模块（21）、导航控制模块（22）通过螺栓孔固定于环式一体固定架（3）的上、下两表面上；从外壳（1）的通讯连接口（27）和电气连接口（28）引入的电信号通过线缆连接至电源模块（21）、导航控制模块（22）上。
9.根据权利要求1或2或3所述的光纤/MEMS双模式惯性基导航硬件系统装置，其特征在于，所述外壳（1）自上而下罩在支撑骨架（2）和环式一体固定架（3）结合体外部，外壳（1）内壁中空高度大于支撑骨架（2）和环式一体固定架（3）结合体最大高度，外壳（1）通过底座支撑台（13）的罩壳固定孔（30）和螺丝安装至支撑底座（6）上，且使用绝缘密封圈进行密封。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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