CN201724678U - 一种数字温控动基座自对准航姿仪 - Google Patents
一种数字温控动基座自对准航姿仪 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种数字温控动基座自对准航姿仪，其主要由陀螺、加表和温度传感器组成，陀螺测量得出的角速率、加表测量得出的加速度、温度传感器测量得出的温度信号输送给A/D模数转换模块，A/D模数转换模块将陀螺以及加表的误差信号输入数据采集处理器，经过数据采集处理器中的CPU对数据进行运算处理后，一路将所得到的载体航姿数据信号通过数字串口输出，另一路温度信号输入D/A温度控制信号数摸转换，经D/A转换处理后输入温度控制数字电路控制恒温槽的加热系统。在动基座条件下，能够有效的完成自动航姿初始对准并在航行时能实现航姿保持和航姿校正，可广泛应用于航海和飞行的姿态测量和控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种航姿仪，尤其涉及一种数字温控动基座自对准航姿仪。
背景技术
随着科学技术的迅猛发展，科技研究人员研发生产各种各样的航姿仪以满足航海、飞行和各种运动载体的要求。如海上航行的船舶、舰艇，通常都是使用平台陀螺罗经仪来测量船舶的航向和姿态。为满足各种飞行体、船舶、坦克、汽车等运动载体的航向姿态测量和控制需要，科技工作者开发研制了各式各样航姿仪。同时科技工作者根据航姿仪的应用领域和要求精度，分别采用不同结构的陀螺、加速率表等惯性器件组成航姿仪，与相同精度的平台陀螺罗经仪相比较，捷联式陀螺导航仪所选用的陀螺精度要高些。然而，外部环境温度的变化将大大降低陀螺的精度。为此，科技工作者通常对陀螺、加表等惯性器件采用恒温的措施来保证陀螺、加表的精度。一般都是采用模拟恒温控制电路，如图3所示，温度传感器3所敏感的温度信号VT输送到误差比较电路17，同时将精密电压参考基准电路16的信号VR一同输入误差比较电路17。经电路17运算处理后将误差电压ΔV输入电路18，经误差积分比例放大电路18处理后得到温度变化的电压信号VC，该电压信号VC输入功率放大电路12，功率放大电路12根据VC的变化量输出加热功率WC给陀螺1和加表2的恒温槽加热电路13。由于模拟恒温控制电路采用了精密电压参考基准电路、温度误差比较电路和误差积分比例放大电路，其电路复杂，测量调试繁杂。因此，一般需要在常温、高、低温的工作条件下测量、调试3次以上，每次测量、调试需要三个工作日。同时恒温控制精度只能达到±3℃，因此材料费用较大，人工耗费较大。
实用新型内容
针对上述现有技术的不足之处，本实用新型提供一种能满足不同使用要求的数字温控动基座自对准航姿仪，能有效的解决上述现有技术存在的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：公开一种数字温控动基座自对准航姿仪，其主要由陀螺、加表和温度传感器组成，陀螺测量得出的角速率、加表测量得出的加速度、温度传感器测量得出的温度信号输送给A/D模数转换模块，A/D模数转换模块将陀螺以及加表的误差信号输入数据采集处理器，经过数据采集处理器中的CPU对数据进行运算处理后，一路将所得到的载体航姿数据信号通过数字串口输出，另一路温度信号输入D/A温度控制信号数摸转换，经D/A转换处理后输入温度控制数字电路控制恒温槽的加热系统。
其电路原理为：温度传感器所敏感的温度信号VT输送到数据采集处理器，经数据采集处理器处理后通过I/O串口输入D/A数模转换模块计算得出温度变化的电压信号VC，将该电压信号VC输入功率放大电路，功率放大电路根据VC的变化量输出加热功率WC给恒温槽加热电路。
A/D模数转换模块将陀螺的零位误差、线性误差、交叉耦合误差、温度误差以及加表的偏置误差、线性误差、交叉耦合误差、温度误差分别进行补偿和处理后输入数据采集处理器。
与现有技术相比，该实用新型带来的有益效果为：本实用新型数字温控动基座自对准航姿仪是带数字温度控制的捷联陀螺航姿仪，它具有在动基座条件下，完成自动航姿初始对准并在航行时能实现航姿保持和航姿校正，可广泛应用于航海和飞行的姿态测量和控制。
由于数字电路精度高，重复性、稳定性好，因此该数字温控动基座自对准航姿仪具有下列优点：
1、提高了恒温控制精度，在全温度范围内，恒温控制的精度由原来的±3℃提高到±0.5℃。提高恒温控制精度后，可降低陀螺的采购成本约15％。
2、由于数据采集处理模块是陀螺经罗仪上必备部分。实现数字恒温控制仅在此基础上增加一路A/D，并通过微处理器的一个I/O接口进入D/A转换。从而降低了材料成本，同时简化了控制电路。
3、使用专门开发的控制软件控制功效放大电路和加热电路，不需要精密基准电压参考电路，误差比较电路和积分比例放大电路，每台产品可减少原材料费用约5％。
4、减少了测量调试工作量，节省了人工成本，只需在常温、高、低温工作条件下，通过外测数据，测量调试一次就可以完成恒温控制的调试工作，每台产品平均可节省6个工作日以上，节省人工成本10％以上。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构框图；
图2为本实用新型实施例的电路的原理示意图；
图3为现有技术中模拟恒温控制电路的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1-2所示，作为本实用新型的一种实施例，该数字温控动基座自对准航姿仪主要由陀螺1、加表2和温度传感器3组成，陀螺1测量得出的角速率、加表2测量得出的加速度、温度传感器3测量得出的温度信号输送给A/D模数转换模块4，A/D模数转换模块4将陀螺1以及加表2的误差信号输入数据采集处理器5，具体来说，A/D模数转换模块4将陀螺1的零位误差、线性误差、交叉耦合误差、温度误差以及加表2的偏置误差、线性误差、交叉耦合误差、温度误差分别进行补偿和处理后输入数据采集处理器5。经过数据采集处理器5中的CPU对数据进行运算处理后，一路将所得到的载体航姿数据信号通过数字串口6输出，另一路温度信号输入D/A温度控制信号数摸转换7，经D/A转换处理后输入温度控制数字电路8控制恒温槽9的加热系统。其电路原理为：温度传感器3所敏感的温度信号VT输送到数据采集处理器5，经数据采集处理器5处理后通过I/O串口输入D/A数模转换模块11计算得出温度变化的电压信号VC，将该电压信号VC输入功率放大电路12，功率放大电路12根据VC的变化量输出加热功率WC给恒温槽加热电路13。
在航海和飞行中都需要测量载体的航向和姿态，以保证载体沿着正确的路线运动，准确达到预定的目的地，完成航海和飞行的任务。如图1所示，它主要是由陀螺1、加表2、温度传感器3以及相应电子线路和模块组成。安装在载体上的陀螺1测量出载体三个方向的角速率ωx、ωy、ωz。加表2测量出载体三方向的加速度Ax、Ay、Az。温度传感器3测量温度信号T。角速度、加速度及温度信号一起输给A/D模数转换模块4，经过A/D模数转换模块4对陀螺1的零位误差、线性误差、交叉耦合误差、温度误差以及对加表2的偏置误差、线性误差、交叉耦合误差、温度误差分别进行补偿和处理后输入数据采集处理器5。经过数据采集处理器5中的CPU对采集的数据进行运算处理后，一路将所得到的载体航姿数据信号通过RS422数字串口6输出，另一路温度信号输入D/A温度控制信号数摸转换7，经D/A转换处理后输入温度控制数字电路8控制恒温槽9的加热系统，使恒温槽9的温度控制在设计范围内，以保证陀螺1、加表2的性能稳定。
如图2所示：温度传感器3所敏感的温度信号VT输送到数据采集处理器5。经模块处理后通过I/O串口输入D/A数摸转换模块11，经计算处理后得到温度变化的电压信号VC，该电压信号VC输入功率放大电路12，功率放大电路12根据VC的变化量输出加热功率WC给陀螺1和加表2的恒温槽9的恒温槽加热电路13，从而将陀螺1、加表2的恒温槽9的工作温度恒温在设计的范围。由于采用了数字恒温控制电路，陀螺1、加表2的恒温槽9的恒温控制可达到±0.5℃。而采用模拟恒温控制电路，陀螺1、加表2的恒温槽9的恒温控制只能达到±3℃。因此，大大提高了陀螺1、加表2的恒温槽9的恒温精度，从而极大地提高了陀螺1、加表2性能的精度和稳定性，提高了航姿仪产品性能指标。
以上提供的一个实施例只是对本实用新型的举例说明，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型构思的前提下，本工作领域中的普通技术人员对本实用新型进行的各种变换和改进，均落入本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种数字温控动基座自对准航姿仪，主要由陀螺、加表和温度传感器组成，其特征在于：陀螺测量得出的角速率、加表测量得出的加速度、温度传感器测量得出的温度信号输送给A/D模数转换模块，A/D模数转换模块将陀螺以及加表的误差信号输入数据采集处理器，经过数据采集处理器中的CPU对数据进行运算处理后，一路将所得到的载体航姿数据信号通过数字串口输出，另一路温度信号输入D/A温度控制信号数摸转换，经D/A转换处理后输入温度控制数字电路控制恒温槽的加热系统。
2.根据权利要求1所述的一种数字温控动基座自对准航姿仪，其特征在于：其电路原理为：温度传感器所敏感的温度信号VT输送到数据采集处理器，经数据采集处理器处理后通过I/O串口输入D/A数模转换模块计算得出温度变化的电压信号VC，将该电压信号VC输入功率放大电路，功率放大电路根据VC的变化量输出加热功率WC给恒温槽加热电路。
3.根据权利要求1所述的一种数字温控动基座自对准航姿仪，其特征在于：A/D模数转换模块将陀螺的零位误差、线性误差、交叉耦合误差、温度误差以及加表的偏置误差、线性误差、交叉耦合误差、温度误差分别进行补偿和处理后输入数据采集处理器。
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| CN103064324A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-04-24 | 贾绍文 | 一种综合适配器 |
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| CN110896571A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-20 | 上海航天控制技术研究所 | 基于cpu+fpga的光纤惯导温度控制系统及方法 |
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