CN205333080U - 一种高精度光纤捷联惯导系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度光纤捷联惯导系统，包括机箱，机箱的箱体被分为电子舱与IMU舱；IMU舱内安装有IMU模块；IMU模块包括IMU台体、陀螺和加速度计；IMU台体的左、右侧面分别设置有左、右转接架；左、右转接架通过减震器与IMU台体相连接；右转接架的中心处设置有光源；IMU台体的前端面设置有前放板；IMU台体的质心与八点减震的几何中心重合；IMU台体上设置有四个配重，电子舱与IMU舱的两个舱体以接插线连接。本实用新型能保证系统振动冲击等环境下的工作性能以及长时间工作寿命；有效抑制耦合误差，保证高精度光纤惯导系统的持续高精度工作；提高光纤陀螺等传感器实际使用精度及环境适应性。

Description

一种高精度光纤捷联惯导系统

技术领域

本实用新型涉及一种捷联惯导系统，尤其涉及一种高精度光纤捷联惯导系统。

背景技术

高精度光纤捷联惯导系统主要由IMU模块、导航计算机及二次电源组成，IMU模块主要包括高精度光纤陀螺、加速度计等。目前国内外捷联惯导系统的主要结构方式为：IMU模块不加减震器或采用平面四点减震方式。其中，平面四点减震通过在平面内四点设计减震器，具有平面对称的特点，可在一定程度上抑制外界环境(振动冲击等)对系统的影响，保证系统精度及工作寿命。

但由于高精度惯导系统对环境敏感，且光纤陀螺精度与抗振动冲击性能不可兼得，因此，针对高精度光纤惯导系统，现有结构已难以满足实际使用要求，且实际工作环境更加恶劣，外界振动冲击甚至达到2000Hz、500g以上，此时光纤陀螺使用受到极大影响，石英挠性加速度计会直接损坏。

实用新型内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种高精度光纤捷联惯导系统。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高精度光纤捷联惯导系统，包括机箱，机箱的箱体被分为电子舱与IMU舱两个舱体部分；IMU舱内安装有IMU模块；IMU模块包括IMU台体、陀螺和加速度计；陀螺和加速度计均为三个，设置在IMU台体内、沿着六个安装面分别一一对应呈正交分布；IMU台体的左侧面和右侧面的四个角均对称设置有减震器安装孔；IMU台体的左侧面和右侧面分别设置有左转接架和右转接架；左转接架和右转接架的四个角均分别设置有减震器，形成八点减震；左转接架和右转接架通过减震器与IMU台体相连接；

右转接架的中心处设置有光源；IMU台体的前端面设置有前放板；IMU台体的质心与八点减震的几何中心重合；IMU台体上设置有四个配重，通过设置在IMU台体的前端面上的四个配重安装孔与IMU台体相连接；电子舱与IMU舱的两个舱体以接插线连接。

机箱的的箱盖顶部开槽，槽内设置有密封条；机箱的侧面与底板设置有凹槽作为减重散热结构。

IMU台体的表面为走纤面，走纤面上设置有与走纤面相切的走纤孔；走纤面之间采用圆角过渡。

本实用新型采用八点减震方式，可将外界环境2000Hz振动减弱至200Hz左右，将500g/1ms冲击减弱至200g/20ms左右，保证系统振动冲击等环境下的工作性能以及长时间工作寿命；同时，空间八点减震有较好的空间对称性，利于IMU台体满足“三心”合一的结构，有效抑制角振动、线振动引入的耦合误差，保证高精度光纤惯导系统的持续高精度工作；此外，机箱箱体的两腔分体设计可在一定程度上减小传感器温度漂移，提高光纤陀螺等传感器实际使用精度及环境适应性。

附图说明

图1为本实用新型整体结构的分解示意图。

图2为本实用新型IMU台体的结构示意图。

图3为本实用新型左转接架和右转接架的分解示意图。

图4为IMU模块的分解结构示意图。

图中：1、机箱；2、IMU模块；3、电路模块；4、IMU台体；5、减震器安装孔；6、左转接架；7、右转接架；8、减震器；9、光源；10、前放板；11、前面板模块；12、走纤孔；13、配重安装孔；14、箱盖；15、配重；16、X轴陀螺；17、Z轴陀螺；18、Y轴陀螺；19、X轴加表；20、Y轴加表；21、Z轴加表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1～图4所示，本实用新型一种高精度光纤捷联惯导系统，包括机箱1，机箱的箱体被分为电子舱与IMU舱两个舱体部分；IMU舱内安装有IMU模块2；IMU模块2包括IMU台体4、陀螺和加速度计；陀螺和加速度计均为三个，设置在IMU台体内、沿着六个安装面分别一一对应呈正交分布；三个陀螺分别为X轴陀螺16、Z轴陀螺17和Y轴陀螺18；IMU台体的左侧面和右侧面的四个角均对称设置有减震器安装孔5；IMU台体4的左侧面和右侧面分别设置有左转接架6和右转接架7；左转接架6和右转接架7的四个角均分别设置有减震器8，形成八点减震；左转接架6和右转接架7通过减震器8与IMU台体4相连接；右转接架7的中心处设置有光源9；IMU台体4的前端面设置有前放板10；IMU台体4的质心与八点减震的几何中心重合；IMU台体4上设置有配重15；本实用新型通过配重15调整质心位置；电子舱与IMU舱的两个舱体以接插线连接；在一定程度上隔绝电路模块3发热对IMU模块2输出精度的影响。

本实用新型的IMU台体4满足重心、中心和质心的三点合一，采用八点减震设计，且八点减震具有空间对称性，能更好的满足IMU台体“三心”合一，抑制振动耦合对系统导航精度的影响。

IMU台体4采用空间八点减震方式，减震器使用“T型”减震器，相对“蝶形”减震器，它与IMU台体4贴合更加紧密且抗震性能更强，有效抑制外部冲击振动的影响。IMU台体4仅通过八个减震器8连结，因此需要保证在安装了陀螺、加速度计及前放板之后，IMU台体4的质心与八点减震的几何中心重合，X、Y，Z三个方向上的误差应分别不超过5mm，通过加入配重15来调整质心位置。如图4所示，配重15为四个，通过设置在IMU台体4前端面上的四个配重安装孔13与IMU台体4相连接；其中，配重15用来调配质心。最终结果以八点空间几何中心为原点，质心位置最终保持在(-0.29,2.79,2.78)(单位：mm)处。

对比目前各型系统无减震或平面四点减震方式，空间八点减震方式可有效减弱外部振动冲击对系统的影响，同时很大程度上抑制增设减震器8所引入的角振动和线振动耦合误差，提高系统环境适应性能及实际使用精度，减震器8最后再通过八处安装孔与机箱1固定连接。

此外，考虑到机箱1的防水要求，在机箱的箱盖14顶部开槽加入密封条，增加系统水密性，同时在保证机箱1强度达到要求的情况下，机箱1的侧面与底部进行相应的减重散热设计。本实用新型在机箱1的侧面与底板设置凹槽，作为减重散热结构。考虑到实际应用，本实用新型将IMU台体4的表面设计为走纤面，走纤面上设置有与走纤面相切的走纤孔；同时考虑到信号线的布局，保证走纤走线顺利，安装简便，走纤面之间采用圆角过渡。图2中可以看出，走纤孔12与陀螺台面及前放板台面相切，尽可能减少光纤走纤中遇到锐角转折。

本实用新型为尽可能减轻整个光纤捷联惯导系统的质量，IMU台体4及转接架需要进行减重设计，在保证结构强度、质心相对八点几何中心偏移不超过5mm的前提下，对IMU台体4及左、右转接架进行打孔减重，一定程度上减轻系统质量。

本实用新型采用八点减震方式，保证系统振动冲击等环境下的工作性能以及长时间工作寿命；空间八点减震有较好的空间对称性，有效抑制角振动、线振动引入的耦合误差，保证高精度光纤惯导系统的持续高精度工作；此外，将机箱1的箱体采用两腔分体设计可在一定程度上减小传感器温度漂移，提高光纤陀螺等传感器实际使用精度及环境适应性。

其中，IMU(Inertialmeasurementunit，简称IMU)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。

Claims (6)

1.一种高精度光纤捷联惯导系统，包括机箱(1)，其特征在于：所述机箱(1)的箱体被分为电子舱与IMU舱两个舱体部分；所述IMU舱内安装有IMU模块(2)；所述IMU模块(2)包括IMU台体(4)、陀螺和加速度计；所述陀螺和加速度计均为三个，设置在IMU台体(4)内、沿着六个安装面分别一一对应呈正交分布；所述IMU台体(4)的左侧面和右侧面的四个角均对称设置有减震器安装孔(5)；所述IMU台体(4)的左侧面和右侧面分别设置有左转接架(6)和右转接架(7)；所述左转接架(6)和右转接架(7)的四个角均分别设置有减震器(8)，形成八点减震；所述左转接架(6)和右转接架(7)通过减震器(8)与IMU台体(4)相连接；

所述右转接架(6)的中心处设置有光源(9)；所述IMU台体(4)的前端面设置有前放板(10)；所述IMU台体(4)的质心与八点减震的几何中心重合；所述IMU台体(4)上设置有配重(15)；所述电子舱与IMU舱的两个舱体以接插线连接。

2.根据权利要求1所述的高精度光纤捷联惯导系统，其特征在于：所述机箱(1)的箱盖(14)顶部开槽，槽内设置有密封条；所述机箱(1)的侧面与底板设置有减重散热结构。

3.根据权利要求1所述的高精度光纤捷联惯导系统，其特征在于：所述IMU台体(4)的表面为走纤面，走纤面上设置有与走纤面相切的走纤孔(12)；所述走纤面之间采用圆角过渡。

4.根据权利要求1所述的高精度光纤捷联惯导系统，其特征在于：所述IMU台体(4)及左、右转接架上设置有减重孔。

5.根据权利要求2所述的高精度光纤捷联惯导系统，其特征在于：所述减重散热结构为设置在机箱的侧面与底板上的凹槽。

6.根据权利要求1所述的高精度光纤捷联惯导系统，其特征在于：所述配重(15)为四个，通过设置在IMU台体(4)的前端面上的四个配重安装孔(13)与IMU台体(4)相连接。