CN117705101A - 一种光纤惯性导航系统的结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光纤惯性导航系统的结构，包括：底板、IF模块支架和解算板支架、电源板支架、外连接器转接件和外壳体；底板上的中部安装有惯性传感器；IF模块支架和解算板支架分别连接在底板上的左右两边，并分别位于惯性传感器的左右两侧，IF模块支架中安装有IF模块，解算板支架中安装有解算板；电源板支架连接在IF模块支架和解算板支架的上端之间，电源板支架的上安装有电源板；外连接器转接件连接在底板的中部的后侧边沿，连接器转接件中安装有外连接器；外壳体连接在底板上，并将IF模块支架、解算板支架和电源板支架扣合在内。

Description

一种光纤惯性导航系统的结构

技术领域

本发明属于导航系统领域，具体涉及一种光纤惯性导航系统的结构。

背景技术

光纤惯导系统主要功能是实现水下运载体航向、姿态角和位置参数的测量输出，该系统安装结构设计将惯性传感器(陀螺仪和加速度计)直接固连在运载体偏航、俯仰和滚转轴上，通过软件解算获得载体数学导航参考平台。光纤惯导系统属于精密导航测量设备，结构设计特别是传感器安装方式对惯导技术性能指标有着特别重要的影响。现有的光纤惯性导航系统的结构不够简单，体积较大，可靠性差，导致测量结果容易受外界因素干扰。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种光纤惯性导航系统的结构，用于解决或部分解决以上的不足。

本发明提出一种光纤惯性导航系统的结构，包括：

底板，所述底板上的中部安装有惯性传感器；

IF模块支架和解算板支架，所述IF模块支架和所述解算板支架分别连接在所述底板上的左右两边，并分别位于所述惯性传感器的左右两侧，所述IF模块支架中安装有IF模块，所述解算板支架中安装有解算板；

电源板支架，所述电源板支架连接在所述IF模块支架和所述解算板支架的上端之间，所述电源板支架的上安装有电源板；

外连接器转接件，所述外连接器转接件连接在所述底板的中部的后侧边沿；

外壳体，所述外壳体连接在所述底板上，并将所述IF模块支架、所述解算板支架和所述电源板支架扣合在内。

本发明还具有以下可选特征。

可选地，所述底板的四角向外突出，每个角上分别连接有减震器，所述减震器的中部设置有连接孔。

可选地，所述底板的中部区域对称设有为四个连接凸台，每个所述连接凸台上均设有过孔，其中一个所述连接凸台的一侧设置有基准凸台。

可选地，所述IF模块支架的外侧设置有横向凹槽，且横向凹槽底部为中空结构。

可选地，所述解算板支架的外侧设置有横向凹槽，且横向凹槽的底部为中空结构。

可选地，所述电源板支架用为扁平矩形框结构，所述电源板支架上设有六个凸台，且每个所述凸台上均设有过孔。

本发明的光纤惯性导航系统的结构通过将IF模块支架、电源板支架和解算板支架相互用螺钉连接后安装于底板上，使其形成一个门型框架，将惯性传感器安装在门型框架内，将IF模块和解算板分别安装在门型框架的两侧，将电源板安装在门型框架的上侧，这种结果可极大地节省空间，再用外壳体完全罩扣住。其结构简单，体积较小，可靠性强，可使测量结果不容易受外界因素干扰。

附图说明

图1为本发明的光纤惯性导航系统的结构的外部结构示意图；

图2为本发明的光纤惯性导航系统的结构的内部结构示意图；

图3为本发明的光纤惯性导航系统的结构的内部爆炸结构示意图；

图4为图3中的缓冲垫结构示意图；

图5为图3中的解算板支架结构图；

图6为图3中的IF模块支架结构图；

图7为图3中的电源板支架结构图；

图8为图3中的底板结构图。

在以上图中：1、外壳体；2、减震器；2-1、金属垫圈；2-2、上硅胶减震垫；2-3、金属T形圆柱；2-4、下硅胶减震垫；3、电源板；4、电源板支架；4-1、电源支架过孔；4-2、电源安装凸台；4-3、直角定位台阶；5、IF模块；6、IF模块支架；6-1、螺纹过孔；6-2、模块连接孔；6-3、支架连接孔；7、惯性传感器；8、外连接器；9、外连接器转接件；9-1、连接器安装孔；9-2、底板连接孔；10、底板；10-1、连接凸台；10-2、IF模块支架安装孔；10-3、减震器连接孔；10-4、转接件安装孔；10-5、解算板支架安装孔；10-6、基准凸台；10-7、基准平面；11、解算板支架；11-1、螺纹孔；11-2、解算板连接孔；11-3、支架安装孔；12、解算板。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1

参考图1、图2和图3，本发明的实施例提出一种光纤惯性导航系统的结构，包括：底板10、IF模块支架6和解算板支架11、电源板支架4、外连接器转接件9和外壳体1；所述底板10上的中部安装有惯性传感器7；所述IF模块支架6和所述解算板支架11分别连接在所述底板10上的左右两边，并分别位于所述惯性传感器7的左右两侧，所述IF模块支架6中安装有IF模块5，所述解算板支架11中安装有解算板12；所述电源板支架4连接在所述IF模块支架6和所述解算板支架11的上端之间，所述电源板支架4的上安装有电源板3；所述外连接器转接件9连接在所述底板10的中部的后侧边沿，所述连接器转接件9中安装有外连接器8；所述外壳体1连接在所述底板10上，并将所述IF模块支架6、所述解算板支架11和所述电源板支架4扣合在内。

IF模块支架6、电源板支架4和解算板支架11相互用螺钉连接后安装于底板10上，形成一个门型框架，惯性传感器7安装在门型框架内，IF模块5和解算板12分别安装在门型框架的两侧，电源板3安装在门型框架的上侧，可极大地节省空间，方便用外壳体1完全罩扣住。

惯性传感器7集成了三个陀螺仪及三个加速度计，用于测量被测物体的角速度和直线加速度，利用角速度和直线加速度来计算物体的姿态和位置。

IF模块5是加速度计输出的电流模拟信号转换成对应的频率信号，提供给解算板12进行计算输出的模块；解算板12是通过采集、处理、解算各传感器数据最终得到载体运动控制的航向和姿态等参数；IF模块5和解算板12的外形均呈矩形结构，其四角设置有连接孔；IF模块支架6和解算板支架11设计思路一致，因印制板大小不同故支架外形尺寸稍有不同。电源板3是产品的供电和端口转接功能板，为解算板12和惯性传感器7提供工作电源，对数据输入输出数据通道进行分配管理；通过外连接器转接件9可将外连接器8固定在底板10上，外连接器转接件9采用中空结构，用于电缆排布及焊接，外连接器转接件9的下部的两端设置有底板连接孔9-2，可通过连接件连接在底板10上，上部的两端设置有连接器安装孔9-1，可与外连接器8通过连接件相连接。

实施例2

参考图1、图4和图8，在实施例1的基础上，所述底板10的四角向外突出，每个角上分别连接有减震器2，所述减震器2的中部设置有连接孔。

根据运载体的工作频率、传递率、惯导使用环境及重心等因素，经过计算后选择四个组装式减震器2分别安装在底板10四角。底板10的四角上分别设置有减震器连接孔10-3，每个减震器连接孔10-3的上端口和下端口分别设置有上硅胶减震垫2-2和下硅胶减震垫2-4，上硅胶减震垫2-2的上端面设置有金属垫圈2-1，下硅胶减震垫2-4的下端设置有金属T形圆柱2-3，金属T形圆柱2-3的上端穿过下硅胶减震垫2-4后伸入上硅胶减震垫2-2内，连接孔轴向贯穿金属T形圆柱2-3。其体积小、重量轻、安装状态稳定；该型减震器谐振频率为60Hz，在120Hz处的减震效率可达60％，可以显著减少高频振动对惯性传感器的影响。

实施例3

参考图2、图3和图8，在实施例2的基础上，所述底板10的中部区域对称设有为四个连接凸台10-1，每个所述连接凸台10-1上均设有过孔，其中一个所述连接凸台10-1的一侧设置有基准凸台10-6。

惯性传感器7的三个陀螺分别测量绕相互垂直的X轴、Y轴、Z轴旋转的角速度，且由于陀螺自身特性，三轴的安装对方向非常敏感，为了保证惯性传感器7能准确无误的安装，底板1上的四个0.5mm高的连接凸台10-1可保证惯性传感器7的安装精度，还有一个1mm高的基准凸台10-6作为安装基准，可确保惯性传感器7的安装方向及基准传递。

四个连接凸台10-1为惯性传感器7水平安装基准，且设有高精度平面度要求以保证惯性传感器7安装时X轴方向准确，基准凸台10-6紧靠惯性传感器7的一侧和一个连接凸台10-1的表面相垂直，以保证Z轴和Y轴安装方向准确；同时要求基准平面10-7和基准凸台10-6紧靠惯性传感器7的一侧平行，最终保证被测物体和惯性传感器7的相对位置。底板10左侧设置有两个IF模块支架安装孔10-2，用于连接IF模块支架6；底板10右侧设置有两个解算板支架安装孔10-5，用于连接解算板支架11；底板10的中部的后侧边沿还设置有两个转接件安装孔10-4，用于连接外连接器转接件9。

为了满足惯导在使用过程中长期满足相应指标，确保产品无变形，底板在从下料到机械加工各个工序间需要进行多次去应力热处理，其惯性传感器及产品安装基准面需经过手工刮研。

实施例4

参考图2、图3和图5，在实施例1的基础上，所述IF模块支架6的外侧设置有横向凹槽，且横向凹槽底部为中空结构。

IF模块支架6的立面的四角设有四个模块连接孔6-2，立面上方的长方平台两端各设有螺纹过孔6-1用于安装电源板支架4，立面下方的长方平台两端设有和底板10连接的支架连接孔6-3。

实施例5

参考图2、图3和图6，在实施例1的基础上，所述解算板支架11的外侧设置有横向凹槽，且横向凹槽的底部为中空结构。

解算板支架11的立面的四角设有四个解算板连接孔11-2，立面上方的长方平台两端各设有螺纹孔11-1用于安装电源板支架4，立面下方的长方平台两端设有和底板10连接的支架安装孔11-3。

实施例6

参考图2、图3和图7，在实施例1的基础上，所述电源板支架4用为扁平矩形框结构，所述电源板支架4上设有六个凸台4-2，且每个所述凸台4-2上均设有过孔。

电源板支架4用铝合金板材加工而成，整体形状为中空扁平矩形，因电源板3长度较长，电源板支架4中空部分设两根加强筋增加强度，电源板支架4两端设有对称的两个直角定位台阶4-3及四个电源支架过孔4-1，左边两个用于固定IF模块支架6，右边两个用于固定解算板支架11，电源板支架4上设有大小不一的六个电源安装凸台4-2，且每个电源安装凸台4-2上均设有过孔，用于安装电源板3。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (6)

1.一种光纤惯性导航系统的结构，其特征在于，包括：

底板(10)，所述底板(10)上的中部安装有惯性传感器(7)；

IF模块支架(6)和解算板支架(11)，所述IF模块支架(6)和所述解算板支架(11)分别连接在所述底板(10)上的左右两边，并分别位于所述惯性传感器(7)的左右两侧，所述IF模块支架(6)中安装有IF模块(5)，所述解算板支架(11)中安装有解算板(12)；

电源板支架(4)，所述电源板支架(4)连接在所述IF模块支架(6)和所述解算板支架(11)的上端之间，所述电源板支架(4)的上安装有电源板(3)；

外连接器转接件(9)，所述外连接器转接件(9)连接在所述底板(10)的中部的后侧边沿，所述连接器转接件(9)中安装有外连接器(8)；

外壳体(1)，所述外壳体(1)连接在所述底板(10)上，并将所述IF模块支架(6)、所述解算板支架(11)和所述电源板支架(4)扣合在内。

2.根据权利要求1所述的光纤惯性导航系统的结构，其特征在于，所述底板(10)的四角向外突出，每个角上分别连接有减震器(2)，所述减震器(2)的中部设置有连接孔。

3.根据权利要求2所述的光纤惯性导航系统的结构，其特征在于，所述底板(10)的中部区域对称设有为四个连接凸台(10-1)，每个所述连接凸台(10-1)上均设有过孔，其中一个所述连接凸台(10-1)的一侧设置有基准凸台(10-6)。

4.根据权利要求1所述的光纤惯性导航系统的结构，其特征在于，所述IF模块支架(6)的外侧设置有横向凹槽，且横向凹槽底部为中空结构。

5.根据权利要求1所述的光纤惯性导航系统的结构，其特征在于，所述解算板支架(11)的外侧设置有横向凹槽，且横向凹槽的底部为中空结构。

6.根据权利要求1所述的光纤惯性导航系统的结构，其特征在于，所述电源板支架(4)用为扁平矩形框结构，所述电源板支架(4)上设有六个凸台(4-2)，且每个所述凸台(4-2)上均设有过孔。