CN202648649U - 目标方位传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种目标方位传感器，包括壳体以及封装在所述壳体中的微机电陀螺仪、测角装置、罗盘式电子方位仪、处理器和通讯接口；所述处理器分别接收罗盘式电子方位仪感测输出的目标方位传感器的姿态信息以及测角装置感测输出的微机电陀螺仪主轴与目标方位传感器的目标方位敏感轴之间的夹角信息，经漂移补偿和姿态修正后，标校生成目标方位信息通过安装在壳体上的通讯接口输出。本实用新型的目标方位传感器将微机电陀螺仪和罗盘式电子方位仪合二为一，既具备罗盘式电子方位仪体积小、重量轻、价格低廉的特点，又能克服传统罗盘式电子方位仪的不足，方位感测不受磁环境变化的影响，观测精度大大提高，且标校过程简单方便。
Description
技术领域
本实用新型属于导航定位系统技术领域，具体地说，是涉及一种用于感测目标方位的目标方位传感器。
背景技术
目前，罗盘式电子方位仪由于其体积小、重量轻、价格低廉等特点，在船舶便携式普航定位装备领域倍受青睐。但是，受磁环境变化的影响，罗盘式电子方位仪在使用过程中存在以下不足：一是在使用过程中只能在固定点进行目标方位观测；二是航向改变时必须重新测定磁方位误差；这样一来，不仅限制了罗盘式电子方位仪的使用领域，而且也给用户的使用带来了严重的不便。
基于以上原因，如何设计一种新型的目标方位传感系统，使其既具备罗盘式电子方位仪的特点，又能克服其不足，并能在任何复杂的磁场环境下都能准确感测目标方位，是目前导航定位研究领域需要解决的一项主要问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种目标方位传感器，不仅克服了罗盘式电子方位仪使用上的不足，而且方位感测不受磁环境变化的影响，方位观测的精度大大提高。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种目标方位传感器，包括壳体以及封装在所述壳体中的微机电陀螺仪、测角装置、罗盘式电子方位仪、处理器和通讯接口；所述处理器分别接收罗盘式电子方位仪感测输出的目标方位传感器的姿态信息以及测角装置感测输出的微机电陀螺仪主轴与目标方位传感器的目标方位敏感轴之间的夹角信息，标校生成目标方位信息通过安装在壳体上的通讯接口输出。
进一步的，在所述壳体上标注有目标方位传感器的目标方位敏感轴，所述目标方位敏感轴的方向与罗盘式电子方位仪的方位敏感轴的方向一致。
优选的，所述微机电陀螺仪在安装时，其微机电陀螺仪主轴与罗盘式电子方位仪的磁北敏感轴以及目标方位传感器的目标方位敏感轴在同一平面上，以简化处理器姿态修正运算的复杂程度。
为了提高感测信息的传输速率，所述测角装置和罗盘式电子方位仪优选分别通过并行总线连接所述的处理器，以快速传输感测信息。
为了方便目标方位传感器与外部上位机连接通讯，所述通讯接口优选采用串口，通过串行总线连接所述的处理器。
优选的，所述通讯接口优选采用标准的RS232串口，通过串口通讯电路连接所述的处理器。
再进一步的，在所述壳体中还设置有电池，分别向所述的微机电陀螺仪、测角装置、罗盘式电子方位仪、处理器和通讯接口输出供电电源。
更进一步的，所述微机电陀螺仪、测角装置、罗盘式电子方位仪、处理器和通讯接口布设在线路板上，所述线路板固定安装在所述的壳体中，由此形成目标方位传感器的一体化结构。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的目标方位传感器将微机电陀螺仪和罗盘式电子方位仪合二为一，既具备罗盘式电子方位仪体积小、重量轻、价格低廉的特点，又能克服传统罗盘式电子方位仪的不足，方位感测不受磁环境变化的影响，方位观测精度大大提高。此外，由于微机电陀螺仪、测角装置自身成本低廉，因而将其与罗盘式电子方位仪整合并不会导致目标方位传感器成本的明显升高，可以控制目标方位传感器的价位与罗盘式电子方位仪的价位基本相当，并且标校过程非常简单方便。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本实用新型所提出的目标方位传感器的一种实施例的结构示意图；
图2是图1所示目标方位传感器的工作原理示意图；
图3是图1所示目标方位传感器的各方位轴的逻辑关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。
本实施例的目标方位传感器主要由微机电陀螺仪1、测角装置2、罗盘式电子方位仪3、处理器4、通讯接口5、线路板6和壳体7等部分组成，参见图1所示。其中，测角装置2感测微机电陀螺仪（MEMS）1的主轴与目标方位传感器的目标方位敏感轴之间的夹角信息。将微机电陀螺仪1、测角装置2、罗盘式电子方位仪3、处理器4和通讯接口5布设在线路板6上，将线路板6固定安装在壳体7中，并在壳体7上留出用于安装通讯接口5的插孔，封装后形成了目标方位传感器的一体化结构。
在壳体7内部布设所述的微机电陀螺仪1和罗盘式电子方位仪3时，为了简化处理器4姿态修正运算的复杂程度，优选将罗盘式电子方位仪3的方位敏感轴B的方向作为整个目标方位传感器的目标方位敏感轴A的方向；并调整微机电陀螺仪1的微机电陀螺仪主轴使其能够与罗盘式电子方位仪3的磁北敏感轴以及目标方位传感器的目标方位敏感轴A位于同一平面上，由此来提高目标方位传感器的方位感测精度。
在本实施例中，为了方便使用者能够准确地瞄准目标，优选在所述壳体7上清楚地标注出目标方位传感器的目标方位敏感轴A，如图1所示的实线箭头标注，且所述目标方位敏感轴A的方向应与罗盘式电子方位仪3的方位敏感轴B的方向（即图1中虚线箭头标注的方向）一致。
在电路连接关系上，处理器4需要分别通过信号线与测角装置2、罗盘式电子方位仪3对应连接，以用于接收测角装置2和罗盘式电子方位仪3输出的感测信息。在本实施例中，所述罗盘式电子方位仪3内部的双轴倾角传感器用来感测目标方位传感器的姿态信息；所述测角装置2则用来感测微机电陀螺仪1的微机电陀螺仪主轴与目标方位传感器的目标方位敏感轴之间的夹角信息。所述处理器4通过信号线分别从罗盘式电子方位仪3中读取目标方位传感器的姿态信息；从测角装置2中读取微机电陀螺仪主轴与目标方位传感器的目标方位敏感轴之间的夹角信息，经过微机电陀螺仪漂移补偿和目标方位传感器姿态修正，进一步根据标校值生成目标方位信息经由通讯接口5对外输出。当然，所述处理器4也可以直接将罗盘式电子方位仪3感测生成的磁方位信息通过通讯接口5输出至外部上位机，也就是说，目标方位传感器具备罗盘式电子方位仪3的所有功能。
对于所述目标方位传感器的标校方式，在实际应用过程中可以采用以下三种模式，结合图2、图3所示：
1、主罗经数值标校模式
即保持目标方位传感器的目标方位敏感轴与船舶艏艉线一致，并从上位机中读取主罗经数字信息，进而对目标陀螺方位进行标校；
2、天体方位标校模式
即利用目标方位传感器瞄测天体，并从上位机中读取该天体的计算方位，进而根据天体的计算方位对目标陀螺方位进行标校；
3、磁方位信息标校模式
即直接利用磁方位信息对目标陀螺方位进行标校。这是一种保底的标校方式，当主罗经信号失灵，也没有天体可以观测时，只能采用磁方位信息对目标陀螺方位进行标校。
从上述三种标校模式来看，前两种标校模式完全不受磁环境变化的影响，且标校后目标方位传感器精度较高；第三种标校模式，标校后目标方位传感器存在固定误差，但是，经过标校后观测目标方位不再受磁环境变化的影响，定位时可以采用三标两角定位模式消除固定误差，以获得高精度舰位。
在本实施例中，所述处理器4优选采用数据处理系统DPS进行电路设计。为了提高处理器4与测角装置2和罗盘式电子方位仪3之间的信息传输速度，所述处理器4优选通过并行总线分别与测角装置2和罗盘式电子方位仪3对应连接，采用并行通讯方式实现各种感测信息的快速传送。
对于所述的通讯接口5来说，优选采用串口进行目标方位传感器与外部上位机之间的连接通信，例如RS232串口或者USB通讯接口等。
为了方便使用者应用，优选在所述目标方位传感器的壳体7中设置电池，利用内置电池为微机电陀螺仪1、测角装置2、罗盘式电子方位仪3、处理器4以及通讯接口5提供供电电源，以满足目标方位传感器系统的供电需求。
本实用新型的目标方位传感器结构简单、性能稳定、指标可靠、标校方便，能够很好地实现目标方位传感器的设计目标。
当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种目标方位传感器，其特征在于：包括壳体以及封装在所述壳体中的微机电陀螺仪、测角装置、罗盘式电子方位仪、处理器和通讯接口；所述处理器分别接收罗盘式电子方位仪感测输出的目标方位传感器的姿态信息以及测角装置感测输出的微机电陀螺仪主轴与目标方位传感器的目标方位敏感轴之间的夹角信息，标校生成目标方位信息通过安装在壳体上的通讯接口输出。
2.根据权利要求1所述的目标方位传感器，其特征在于：在所述壳体上标注有目标方位传感器的目标方位敏感轴，所述目标方位敏感轴的方向与罗盘式电子方位仪的方位敏感轴的方向一致。
3.根据权利要求2所述的目标方位传感器，其特征在于：所述微机电陀螺仪在安装时，其微机电陀螺仪主轴与罗盘式电子方位仪的磁北敏感轴以及目标方位传感器的目标方位敏感轴在同一平面上。
4.根据权利要求1所述的目标方位传感器，其特征在于：所述测角装置和罗盘式电子方位仪分别通过并行总线连接所述的处理器，传输感测信息。
5.根据权利要求1所述的目标方位传感器，其特征在于：所述通讯接口为串口，通过串行总线连接所述的处理器。
6.根据权利要求5所述的目标方位传感器，其特征在于：所述通讯接口为标准RS232串口，通过串口通讯电路连接所述的处理器。
7.根据权利要求1所述的目标方位传感器，其特征在于：在所述壳体中还设置有电池，分别向所述的微机电陀螺仪、测角装置、罗盘式电子方位仪、处理器和通讯接口输出供电电源。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的目标方位传感器，其特征在于：所述微机电陀螺仪、测角装置、罗盘式电子方位仪、处理器和通讯接口布设在线路板上，所述线路板固定安装在所述的壳体中。
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| CN 201220268180 CN202648649U (zh) | 2012-06-08 | 2012-06-08 | 目标方位传感器 |
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| CN104079888A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-10-01 | 北京剑邦科技有限公司 | 全方位探测装置 |
| CN105066950A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-18 | 郑州双杰科技有限公司 | 钻孔机方向角监测方法和监测系统 |
| CN106289205A (zh) * | 2016-08-05 | 2017-01-04 | 四川汉星航通科技有限公司 | 一种罗经方位自动测量装置 |
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