CN208547648U - 惯性测量支架、惯性测量系统和无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种惯性测量支架、惯性测量系统和无人机，其中所述惯性测量支架设有三个两两具有夹角的第一安装平面，每个所述第一安装平面均用于设置第一惯性传感器，所述惯性测量支架还设有与三个所述第一安装平面均不平行的第二安装平面，所述第二安装平面用于设置第二惯性传感器。本实用新型提供的惯性测量支架可在第一、第二安装平面上设置第一、第二惯性传感器，所述第二惯性传感器和第一惯性传感器可相互检测使用状态，以保证采用所述惯性测量支架的惯性测量系统中任意一个惯性传感器出现故障时还有三个惯性传感器可实现正常的惯性测量，通过互相检测和替换提高系统的可靠性。

Description

惯性测量支架、惯性测量系统和无人机

技术领域

本实用新型涉及惯性测量技术领域，尤其涉及一种惯性测量支架和采用所述惯性测量支架的惯性测量系统、无人机。

背景技术

惯性测量系统是利用陀螺仪、加速度计等惯性敏感元件和电子计算机，实现实时测量运载体相对于地面运动的加速度，以确定运载体的位置和地球重力场参数的组合系统。目前，现有的微型惯性测量系统，用于安装各方向惯性传感器的安装面之间都是相互垂直的，仅在空间坐标轴的三个垂直面上设置传感器，从而获取三个垂直面的传感数据。但是当任意一个方向上的传感器出现故障时很难检测出来，通常做法是在运载体中增加一个或者多个额外的惯性测量系统作为冗余，导致大大提高了成本。

实用新型内容

本实用新型的首要目的旨在提供一种可靠性高的惯性测量支架。

本实用新型的另一目的在于提供一种采用上述惯性测量支架的惯性测量系统。

本实用新型的又一目的在于提供一种采用上述惯性测量系统的无人机。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种惯性测量支架，设有三个两两具有夹角的第一安装平面，所述第一安装平面用于设置第一惯性传感器，所述惯性测量支架还设有与三个所述第一安装平面均不平行的第二安装平面，所述第二安装平面用于设置第二惯性传感器。

优选地，三个所述第一安装平面两两垂直，所述第二安装平面与三个所述第一安装平面之间的夹角相等。

优选地，所述第一安装平面开设有第一凹槽，所述第二安装平面开设有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽分别用于对应设置所述第一、第二惯性传感器。

进一步地，所述惯性测量支架为四面体、五面体、六面体或者七面体。

作为第二方面，本实用新型还提供一种惯性测量系统，包括上述惯性测量支架、覆盖于所述第一安装平面和第二安装平面上的电路板，以及对应设于所述第一安装平面和第二安装平面上的第一惯性传感器和第二惯性传感器，所述第一、第二惯性传感器均设于所述电路板上。进一步地，所述电路板为可沿所述支架的边缘弯折并覆盖于所述第一安装平面和第二安装平面上的柔性电路板。

进一步地，所述电路板包括设有所述第一惯性传感器的第一电路板和设有所述第二惯性传感器的第二电路板，所述第一电路板和第二电路板通过紧固件两两连接。

优选地，所述惯性测量系统还包括具有收容腔的壳体和设于所述壳体内的减震件，所述支架设于所述收容腔内，所述减震件的两端分别抵接所述壳体内壁和所述支架。

优选地，所述第一惯性传感器和第二惯性传感器均包括陀螺仪和加速度计。

作为第三方面，本实用新型还提供一种无人机，包括上述惯性测量系统。

相比现有技术，本实用新型的方案具有以下优点：

本实用新型提供的惯性测量支架设有三个两两具有夹角的第一安装平面及均与三个所述第一安装平面连接的第二安装平面，第一安装平面用于安装第一惯性传感器以实现正常的惯性测量，第二安装平面用于设置第二惯性传感器，所述第二惯性传感器和第一惯性传感器可相互检测对方的使用状态，以保证采用所述惯性测量支架的惯性测量系统中任意一个惯性传感器出现故障时还有三个惯性传感器可实现正常的惯性测量，通过互相检测和替换提高系统的可靠性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型第一实施例提供的惯性测量系统的分解图；

图2为图1所示的惯性测量系统的电路板与惯性测量支架的分解图；

图3为图1所示的惯性测量系统的惯性测量支架的立体图；

图4为本实用新型第二实施例提供的惯性测量系统的分解图；

图5为图4所示的惯性测量系统的电路板与惯性测量支架的分解图；

图6为图4所示的惯性测量系统的惯性测量支架的立体图；

图7为本实用新型第三实施例提供的惯性测量系统的分解图；

图8为图7所示的惯性测量系统的电路板与惯性测量支架的分解图；

图9为图7所示的惯性测量系统的惯性测量支架的立体图；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、零/部件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、零/部件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称零/部件被“连接”到另一零/部件时，它可以直接连接到其他零/部件，或者也可以存在中间零/部件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

如图1至图9所示，本实用新型提供的惯性测量系统1000包括惯性测量支架1、覆盖于所述惯性测量支架1表面的电路板2、包裹所述惯性测量支架1与电路板2的减震件3，以及具有收容腔(未标号，下同)的壳体4，所述惯性测量支架1、电路板2和减震件3均收容于所述收容腔内。

所述惯性测量支架1用于固定安装惯性传感器，其设有三个第一安装平面11，三个所述第一安装平面11两两垂直，所述电路板2上设有三个第一惯性传感器211，三个所述第一惯性传感器211分别对应设于三个所述第一安装平面11上，通过三个两两垂直的第一安装平面11保证三个所述第一惯性传感器211固定于三个轴向方位。

应当理解的是，在其他实施方式中，三个所述第一安装平面11中两两之间的夹角不作具体限定，即三个所述第一惯性传感器211相互之间的夹角不一定为90度，与三个所述惯性传感器211连接的处理器可通过其具体角度并根据各个传感器的测量数据计算得出惯性测量结果，为了便于计算，优选三个所述第一惯性传感器211的测量方向两两垂直。

优选地，所述惯性测量支架1还设有与三个所述第一安装平面11均连接的第二安装平面12，且所述第二安装平面12与三个所述第一安装平面11之间的夹角相等，所述电路板2对应所述第二安装平面12上还设有第二惯性传感器221，所述第二惯性传感器221和第一惯性传感器211可相互检测使用状态，并保证所述惯性测量系统1000中任意一个惯性传感器出现故障时还有三个惯性传感器可实现正常的惯性测量，通过设置第二惯性传感器221作为冗余传感器，四个惯性传感器之间的互相检测和替换提高惯性测量系统1000的准确性和可靠性。

在其他实施方式中，所述第二安装平面12可与三个所述第一安装平面11不直接连接，例如通过支撑杆设置所述第二安装平面12，但需保证所述第二安装平面12与三个所述第一安装平面11均不平行，即所述第二惯性传感器221与三个所述第一惯性传感器211均具有一定的夹角，处理器可通过其夹角与各自惯性传感器测量的数据计算出惯性测量结果，同样能提高所述惯性测量系统1000测量的可靠性。

优选地，所述第一安装平面11开设有第一凹槽111，所述第二安装平面12开设有第二凹槽121，所述第一惯性传感器211和第二惯性传感器221对应嵌设于所述第一凹槽111和所述第二凹槽121内，通过所述第一凹槽111和第二凹槽121进一步加强固定惯性传感器。

所述第一惯性传感器211和第二惯性传感器221均包括陀螺仪和加速度计，所述电路板2上还设有抗混叠电路和A/D转换电路等电路元件，所述电路元件均嵌设于所述第一凹槽111或第二凹槽121内，避免受损。

优选地，所述减震件3由弹簧、橡胶垫、硅胶、海绵等具有一定阻尼作用的弹性材料制成，所述减震件3包裹所述电路板2并抵接于所述壳体4内壁，以均衡吸收并消耗震动。

所述电路板2为可沿所述惯性测量支架1的边缘弯折并覆盖于所述第一安装平面11和第二安装平面12上的柔性电路板，在其他实施方式中，所述电路板2还可由多块小电路板拼接构成，即所述电路板2包括设有所述第一惯性传感器11的第一电路板21和设有所述第二惯性传感器12的第二电路板22，所述第一电路板21和第二电路板22通过紧固件两两连接。

所述壳体4包括上盖41和下盖42，通过所述上盖41和下盖42扣合形成所述收容腔，进一步地，所述上盖41和下盖42通过卡扣、螺钉或者滑槽滑轨等结构配合连接。

进一步地，所述惯性测量支架1由具有一定比重和刚度的金属或者非金属材料一体成型制成，保证所述惯性测量支架1本身具有足够的刚性，尽可能减小传感器的测量误差。所述惯性测量支架1可为四面体、五面体、六面体或者七面体，可根据实际情况设有更多安装平面，以适应安装更多惯性传感器提高准确性，且所述壳体4的形状根据所述惯性测量支架1的形状大小对应设置，以下分三个实施例分别说明所述惯性测量支架1为七面体、六面体和四面体时的具体结构：

第一实施例：

如图1至图3所示，本实用新型第一实施例所提供的惯性测量支架1为七面体，其可视为由一个正方体或者长方体切割任意一角形成，且被切割的一角形成所述第二安装平面12，与所述第二安装平面12相连的三个平面为所述第一安装平面11，三个第一安装平面11两两垂直，且所述第二安装平面12与三个所述第一安装平面11的夹角相等，通过设于所述第二安装平面12上的第二惯性传感器221获取冗余量，从而能够检测出其他任意方向的第一惯性传感器211是否出现故障，或者对其他方向的第一惯性传感器211的测量数据进行校准。

第二实施例：

如图4至图6所示，本实用新型第二实施例所提供的惯性测量支架1为六面体，其包括相对设置的顶面和底面，以及位于所述顶面和底面之间的两个平面和一个曲面，其中两个平面与顶面或底面两两垂直，形成三个所述第一安装平面11，且三个所述第一安装平面11之间还设有与三个所述第一安装平面11的夹角均相等的第二安装平面12，所述第一安装平面11和第二安装平面上分别对应设有第一惯性传感器211和第二惯性传感器221。

第三实施例：

如图7至图9所示，本实用新型第三实施例所提供的惯性测量支架1为四面体，其包括三个两两垂直的第一安装平面11和与三个所述第一安装平面11的夹角均相等的第二安装平面(图未示)。

作为另一方面，本实用新型还提供一种无人机，包括上述惯性测量系统1000，由于所述惯性测量系统1000设有与三个第一惯性传感器211的夹角相等的第二惯性传感器221，第二惯性传感器221和三个第一惯性传感器211组成冗余结构，可相互检测使用状态，并保证所述惯性测量系统1000中任意一个惯性传感器出现故障时还有三个惯性传感器可实现正常的惯性测量，通过互相检测和替换提高系统的可靠性,提高无人机中惯性测量系统1000的测量准确性的同时，避免需要额外设置多个惯性测量系统而提高无人机的生产成本。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，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 (10)

1.一种惯性测量支架，设有三个两两具有夹角的第一安装平面，所述第一安装平面用于设置第一惯性传感器，其特征在于，所述惯性测量支架还设有与三个所述第一安装平面均不平行的第二安装平面，所述第二安装平面用于设置第二惯性传感器。

2.根据权利要求1所述的惯性测量支架，其特征在于，三个所述第一安装平面两两垂直，所述第二安装平面与三个所述第一安装平面之间的夹角相等。

3.根据权利要求1所述的惯性测量支架，其特征在于，所述第一安装平面开设有第一凹槽，所述第二安装平面开设有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽分别用于对应设置所述第一、第二惯性传感器。

4.根据权利要求1所述的惯性测量支架，其特征在于，所述惯性测量支架为四面体、五面体、六面体或者七面体。

5.一种惯性测量系统，其特征在于，包括如权利要求1至4中任意一项所述的惯性测量支架、覆盖于所述第一安装平面和第二安装平面上的电路板，以及对应设于所述第一安装平面和第二安装平面上的第一惯性传感器和第二惯性传感器，所述第一、第二惯性传感器均设于所述电路板上。

6.根据权利要求5所述的惯性测量系统，其特征在于，所述电路板为可沿所述支架的边缘弯折并覆盖于所述第一安装平面和第二安装平面上的柔性电路板。

7.根据权利要求5所述的惯性测量系统，其特征在于，所述电路板包括设有所述第一惯性传感器的第一电路板和设有所述第二惯性传感器的第二电路板，所述第一电路板和第二电路板通过紧固件两两连接。

8.根据权利要求5所述的惯性测量系统，其特征在于，还包括具有收容腔的壳体和设于所述壳体内的减震件，所述惯性测量支架设于所述收容腔内，所述减震件的两端分别抵接所述壳体内壁和所述惯性测量支架。

9.根据权利要求5所述的惯性测量系统，其特征在于，所述第一惯性传感器和第二惯性传感器均包括陀螺仪和加速度计。

10.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求5至9中任意一项所述的惯性测量系统。