CN203811184U - 自校准激光惯性导航装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自校准激光惯性导航装置，该装置包括：用于误差修正的处理器以及与其连接的方向测量部件、温度测量部件、温度控制部件以及陀螺仪信号读取部件，所述温度测量部件、温度控制部件、陀螺仪信号读取部件位于激光陀螺仪中，所述处理器、所述方向测量部件则位于激光陀螺仪外部并通过控制线连接。所述处理器接收方向测量部件发送的偏差角并发送至陀螺仪信号读取部件对飞行器的误差进行修正；接收温度测量部件测得的温度数据，当温度超过激光陀螺仪的所需工作温度范围则发送信号至温度控制部件进行制冷或加热。本实用新型基于误差测量实现激光惯导的校正，提高远程飞行控制精度。

Description

自校准激光惯性导航装置

技术领域

本实用新型涉及惯性导航技术领域，具体地，涉及一种自校准激光惯性导航装置。

背景技术

激光陀螺仪是迄今为止在惯性领域唯一真正获得了卓有成效的实际应用的非机电式中高精度惯性敏感仪表。作为一种原理先进的光电式惯性敏感仪表,它无需机电陀螺所必需的高速转子,性能优势相当明显，是新一代高灵敏度、高精度、大动态范围捷联惯导系统的理想传感器。然而现有的导航模式大多是惯性导航和卫星导航组合系统模式，一旦脱离了卫星导航系统仅有惯性导航很难保证远距离的飞行，而卫星导航又有易受电磁干扰，隐蔽效果不好等缺点。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种自校准激光惯性导航装置，该装置实现惯性导航的校正，提高远程飞行控制精度。

为实现上述目的，本实用新型提供一种自校准激光惯性导航装置，该装置包括用于误差修正的处理器以及与其连接的方向测量部件、温度测量部件、温度控制部件、陀螺仪信号读取部件，所述温度测量部件、温度控制部件、陀螺仪信号读取部件位于激光陀螺仪中，所述处理器、所述方向测量部件则位于激光陀螺仪外部并通过控制线连接；其中：

所述方向测量部件的输入端测量飞行器的实际飞行轨迹与无误差的飞行轨迹之间的夹角即偏差角，输出端将该偏差角数据传输至所述用于误差修正的处理器；

所述温度测量部件的输入端测量实时测试激光陀螺仪的温度，输出端将温度数据传输至所述用于误差修正的处理器；

所述用于误差修正的处理器接收方向测量部件发送的偏差角并发送至陀螺仪信号读取部件对飞行器的误差进行修正；接收温度测量部件测得的温度数据，当温度超过激光陀螺仪的所需工作温度范围则发送信号至温度控制部件；

所述温度控制部件接收所述处理器的信号进行加热或者制冷，将激光陀螺仪的工作温度控制在所需范围内。

优选地，所述温度控制部件包括激光陀螺仪的绝热外壳、使激光陀螺仪内部温度均匀的导热片，导热片设置在绝热外壳内部、包裹在激光陀螺仪内惯性导航组件的外部。

更优选地，在所述绝热外壳内部设置用于激光陀螺仪内部温度调节的半导体制冷芯片及电热丝，半导体制冷芯片及电热丝设在绝热外壳与导热片之间。

优选地，所述温度控制部件还进一步设有温度传感器，温度传感器设置在绝热外壳与导热片之间。

更优选地，所述绝热外壳采用塑料或多孔层结构的绝热材料制成。

优选地，所述用于误差修正的处理器采用DSP、ARM或单片机等芯片。

本实用新型上述方向测量部件能够很好实现惯性导航的方向偏差的校正，改进的温度控制部件能够很好的实现惯性导航组件工作温度的控制，实现惯性导航的温度偏差的校正。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型基于误差测量实现激光惯导的校正，提高远程飞行控制精度。导航精度的提高有利于提高飞行器在太空中的生存机会；能极大提高飞行器的电磁抗干扰能力；有利于飞行器在空间攻击中提高成功率；因此本实用新型作为一种具有高精度、抗干扰的新型惯性导航组件，对提升我国无人飞行器的水平和能力具有重要的意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一实施例的装置结构原理图；

图2为本实用新型中温度控制部件的结构示意图；

图中：处理器1、方向测量部件2、温度测量部件3、温度控制部件4、陀螺仪信号读取部件5、存储部件6、绝热外壳7、导热片8、半导体制冷芯片9、电热丝10、温度传感器11、惯性导航组件12。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实施例提供一种自校准激光惯性导航装置，该装置包括：用于误差修正的处理器器1、方向测量部件2、温度测量部件3、温度控制部件4以及陀螺仪信号读取部件5，所述方向测量部件2、温度测量部件3、温度控制部件4以及陀螺仪信号读取部件5均连接到用于误差修正的处理器1。所述温度测量部件3、温度控制部件4以及陀螺仪信号读取部件5位于激光陀螺仪中，所述用于误差修正的处理器器1、方向测量部件2则位于陀螺仪外部并通过控制线连接。

所述方向测量部件2的输入端测量飞行器的实际飞行轨迹与无误差的飞行轨迹之间的夹角即偏差角，输出端将该偏差角数据传输至所述用于误差修正的处理器1；

所述温度测量部件3的输入端测量实时测试激光陀螺仪的温度，输出端将温度数据传输至所述用于误差修正的处理器1；

所述用于误差修正的处理器1接收方向测量部件2发送的偏差角并发送至陀螺仪信号读取部件5对飞行器的误差进行修正；接收温度测量部件3测得的温度数据，当温度超过激光陀螺仪的所需工作温度范围则发送信号至温度控制部件4；

所述温度控制部件4接收所述处理器1的信号进行加热或者制冷，将激光陀螺仪的工作温度控制在所需范围内。

如图2所示，本实施例中温度控制部件4做了很大改进，所述温度控制部件4包括激光陀螺仪的绝热外壳7以及位于绝热外壳内部的导热片8，所述绝热外壳7采用塑料或多孔层结构之类的绝热材料制成，使飞行器飞行时间段内环境温度对激光陀螺仪内部温度影响缓慢；导热片8设置在绝热外壳7内部、包裹在激光陀螺仪内惯性导航组件12的外部，以使激光陀螺仪内部温度均匀，减低陀螺仪与外界环境热量交换，同时保持激光陀螺仪内部温度均匀，热量迅速扩散。同时所述温度控制部件4还可以设有温度传感器11，用温度传感器11实时监控温度，读取精度不低于0.2C°。

在另一实施例中，所述温度控制部件4还可以进一步在绝热外壳7内部设置用于激光陀螺仪内部温度调节的半导体制冷芯片9及电热丝10，半导体制冷芯片9及电热丝10设在绝热外壳7与导热片8之间，可以将激光陀螺仪的温度由原来的-40°～+55°控制到0°～+20°内，或±5°，尽量使陀螺仪工作环境温度恒定。例如当温度低于0°处理器发送信号到温度控制部件4，电热丝10工作；当温度高于20°处理器发送信号到温度控制部件，半导体制冷芯片9工作。

本实施例一方面做绝热设计，测温、控温，另一方面进行实时角度温度漂移补偿，以使陀螺仪温度漂移影响降至需求范围内。

本实施例中所述处理器设有存储各种测量和预设数据的存储部件6。

本实施例中上述各部件均可以采用现有技术中的产品实现：

所述用于误差修正的处理器可采用DSP、ARM、单片机等芯片；其中信号输入和输出的功能属于此类部件的基本功能，具体误差修正的处理属于现有技术，比如通过对实时测量的数据和预先设计数据进行比较，从而对出现偏差的部分进行修正等，当然也可以采用其他现有方式实现，该具体处理不属于本实用新型的改进之处。

所述温度测量部件可采用如TR/02027非直管拧入式热电阻等同类型的器件。

所述方向测量部件可采用霍尼韦尔公司的GG-1342型号的激光陀螺仪等实现。

所述存储部件可采用E²ROM/Nand-Flash等芯片。

飞行器采用陀螺仪导航，可以脱离卫星信号，直接完全不接收外界信号，自主导航：

(1)由于飞行器飞行时，环境温度变化，会使陀螺仪产生温度漂移偏差，本实用新型通过上述的温度测量和温度控制部件对此偏差进行修正；

(2)陀螺仪开始工作到稳定工作，系统稳定需要一段延迟，使陀螺仪角度测试偏差随时间有所漂移，本实用新型通过测量部件以及处理器，减少飞行过程的修正量；

(3)飞行器发射时，由于瞄准的精度及过大加速度等众多随机因素，会造成发射时会相对设定的要求有个角度偏差，本实用新型为了消除飞行器稳定飞行前的误差，在飞行前期用地面的两对称信号源，通过方向测量部件进行多点信号测量以便定位修正；

(4)等稳定飞行时，温度及时间修正继续实时进行，直至飞行器飞到目标地，换以末端精确制导。

本实用新型采用上述各组件之间的配合，实现激光惯性导航装置的修正，对于本领域技术人员将能理解的是，上述测量部件、处理器的控制和处理本身是属于常规的技术。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (7)

1.一种自校准激光惯性导航装置，其特征在于该装置包括用于误差修正的处理器以及与其连接的方向测量部件、温度测量部件、温度控制部件、陀螺仪信号读取部件，所述温度测量部件、温度控制部件、陀螺仪信号读取部件位于激光陀螺仪中，所述处理器、所述方向测量部件则位于激光陀螺仪外部并通过控制线连接；其中：

所述方向测量部件的输入端测量飞行器的实际飞行轨迹与无误差的飞行轨迹之间的夹角即偏差角，输出端将该偏差角数据传输至所述用于误差修正的处理器；

所述温度测量部件的输入端测量实时测试激光陀螺仪的温度，输出端将温度数据传输至所述用于误差修正的处理器；

所述用于误差修正的处理器接收方向测量部件发送的偏差角并发送至陀螺仪信号读取部件对飞行器的误差进行修正；接收温度测量部件测得的温度数据，当温度超过激光陀螺仪的所需工作温度范围则发送信号至温度控制部件；

所述温度控制部件接收所述处理器的信号进行加热或者制冷，将激光陀螺仪的工作温度控制在所需范围内。

2.根据权利要求1所述的自校准激光惯性导航装置，其特征在于，所述温度控制部件包括激光陀螺仪的绝热外壳、使激光陀螺仪内部温度均匀的导热片，导热片设置在绝热外壳内部、包裹在激光陀螺仪内惯性导航组件的外部。

3.根据权利要求2所述的自校准激光惯性导航装置，其特征在于，在所述绝热外壳内部设置用于激光陀螺仪内部温度调节的半导体制冷芯片及电热丝，半导体制冷芯片及电热丝设在绝热外壳与导热片之间。

4.根据权利要求2所述的自校准激光惯性导航装置，其特征在于，所述温度控制部件还进一步设有温度传感器，温度传感器设置在绝热外壳与导热片之间。

5.根据权利要求2-4任一项所述的自校准激光惯性导航装置，其特征在于，所述绝热外壳采用塑料或多孔层结构的绝热材料制成。

6.根据权利要求1-4任一项所述的自校准激光惯性导航装置，其特征在于，所述用于误差修正的处理器采用DSP、ARM或单片机。

7.根据权利要求1-4任一项所述的自校准激光惯性导航装置，其特征在于，所述处理器设有存储部件。