CN218865118U

CN218865118U - 一种微机电惯性导航系统架构

Info

Publication number: CN218865118U
Application number: CN202223011771.XU
Authority: CN
Inventors: 陈勃羽; 郭志想; 何福林; 汪芳; 孙中远; 孙传林; 李涛; 闫怡含
Original assignee: Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC
Current assignee: Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2032-11-11

Abstract

本实用新型涉及MEMS惯性导航技术领域，公开了一种微机电惯性导航系统架构，包括：主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板、安装支架、机箱、底封板；所述安装支架包括四根圆形定位柱，所述圆形定位柱上从下到上依次贯穿固定底封板、主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板和机箱；所述机箱为下端开口的壳体；所述主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板依次通过柔性电缆连接。

Description

一种微机电惯性导航系统架构

技术领域

本实用新型属于MEMS惯性导航技术领域，涉及一种微机电惯性导航系统架构。

背景技术

采用微机电惯性器件的微机电惯性导航系统，与传统的机械转子陀螺惯性导航系统和光学陀螺惯性导航系统相比，具有体积小、重量轻、功耗小、成本低、集成化程度高等优点，是未来惯性导航系统的重点发展方向之一。

随着精确制导武器的发展，特别是针对战术导弹、火箭弹、航空制导炸弹等近程战术武器、制导弹药的高精度制导需求，在传统无控弹药的基础上加装MEMS惯导系统，将极大的提高武器的命中精度和杀伤力。

可用于近程战术武器的高精度、低成本微机电惯导系统的技术价值巨大。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中的不足，提出一种能够满足高精度、小体积空间环境使用要求的MEMS惯导系统架构。

一种微机电惯性导航系统架构，包括：主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板、安装支架、机箱、底封板；

所述安装支架包括四根圆形定位柱，所述圆形定位柱上从下到上依次贯穿固定底封板、主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板和机箱；

所述机箱为下端开口的壳体；

所述主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板依次通过柔性电缆连接。

进一步，所述架构还包括：多个柔性缓冲器；

在底封板、主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板之间均设有柔性缓冲器；

所述柔性缓冲器为圆筒状结构；且套设在所述圆形定位柱上。

进一步，所述机箱和底封板均为刚性金属材料。

进一步，主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板通过柔性电缆连接且呈直线排布，第一从PCB板折叠至主PCB板上方，第二从PCB板折叠至第一从PCB板上方。

进一步，所述主PCB板为导航计算机板，用于外部接口通讯、电源管理、计算处理。

进一步，所述第一从PCB板为惯性测量单元板，用于安装MEMS陀螺、MEMS加速度计。

进一步，所述第二从PCB板为拓展功能板，用于安装磁力计、气压计、GNSS卫星接收机。

本实用新型具有以下效果：

本实用新型通过采用一种可拆卸多片式主从PCB电路以及对应的安装支架整体固定于惯性导航系统机箱，通过安装支架上串联柔性缓冲器和MEMS惯导部件机箱构成的新型高精度MEMS惯导系统。可以简单、高效的集成单轴或多轴陀螺、单轴或多轴加速度计、3轴磁力计、气压计等MEMS传感器及导航计算机电路，提高系统集成度，通过选择在支架上安装串联柔性缓冲器，提高MEMS惯导系统高精度环境适应性能力。

附图说明

图1是本实用新型所述MEMS惯导系统架构示意图；

图2是PCB板展开状态示意图；

其中，1-主PCB板、2-第一从PCB板、3-第二从PCB板、4-安装支架、5-机箱、6-柔性缓冲器、7-底封板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的具体实施实例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本实用新型。

在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

如图1所示，一种能够满足高精度、小体积空间环境使用要求的MEMS惯导系统架构，所述系统架构包括采用柔性电缆连接的主PCB板1、第一从PCB板2、第二从PCB板3、安装支架4、惯性导航系统机箱5、柔性缓冲器6、底封板7。

其中主PCB板1、第一从PCB板2、第二从PCB板3可以统称为可拆卸多片式主从PCB电路。多片式主从PCB电路中主PCB板1主要进行外部接口通讯、电源管理、计算处理等功能，第一从PCB板2主要安装核心MEMS惯性器件，第二从PCB板3主要安装磁力计、气压计、辅助器件等其他电子元件和传感器，各个元器件通过贴片焊接安装在PCB板上，各个模块之间的电气互联通过带有可插拔接口的柔性电缆实现。

安装支架4由四根圆柱形定位柱组成，用于承载主PCB板1、第一从PCB板2、第二从PCB板3，通过与底封板7、惯性导航系统机箱5一同提供空间三维安装基准，并最终锁定在惯性导航系统机箱5内。

主PCB板1、第一从PCB板2、第二从PCB板3被支架4的四根圆柱形定位柱同时穿过，通过带有可插拔接口的柔性电缆连接后，构成具备3轴角速率和加速度测量以及导航解算的紧凑平台，并通过外部接口方式将导航解算信息对外输出。该多片式主从PCB电路和安装支架4、惯性导航系统机箱5、底封板7构成了稳定的空间三轴的惯性测量平台，提高了系统的集成度和小型化，减轻了系统的质量，同时满足了高精度测量的需求。

如图2所示，多片式主从PCB电路在展开状态下，其中主PCB板1、第一从PCB板2、第二从PCB板3呈直线排布；所述的主PCB板1为导航计算机板，负责进行外部接口通讯、电源管理、计算处理等功能，第一从PCB板2为惯性测量单元板，用于安装MEMS陀螺、MEMS加速度计，第二从PCB板3为拓展功能板，主要安装磁力计、气压计、GNSS卫星接收机、辅助器件等其他电子元件和传感器，各个元器件通过贴片安装在PCB板上，各个模块之间的电气互联通过柔性电缆实现。

在进行MEMS惯导系统集成时，将预先电装焊接好的主PCB板1、第一从PCB板2、第二从PCB板3按照设计的折叠顺序逐个将每块PCB板折叠后，通过安装支架4的定位柱串联起来。如果需要安装的PCB板较多，也可以先拆卸带有可插拔接口的柔性电缆，分别安装各PCB板。在进行串接的同时，使用柔性缓冲器6进行板间空间和电气隔离，从而实现各板的预定设计功能。

理想情况下，多片式主从PCB电路中主PCB板1、第一从PCB板2、第二从PCB板3的折叠顺序是第一从PCB板2、第二从PCB板3。主PCB板1固定作为空间基准，先翻折90°把第一从PCB板2折叠到主PCB板1上方，然后第二从PCB板3再反向翻折90°折叠到第一从PCB板2上方。

惯性导航系统机箱5，所述的安装支架4通过柔性缓冲器6在惯性导航系统机箱5内。系统通过采用刚性金属材料的底封板7进行横向锁定，并为内部电子电路组件实现外部环境隔离。

柔性缓冲器6，用于支撑主PCB板1、第一从PCB板2、第二从PCB板3的上端和下端，减轻使用环境的振动对PCB电路内MEMS器件和其他电子器件的冲击。可以使用丁苯橡胶、丁晴橡胶、氯丁橡胶或者是上述三者的切片组合，实现更加多样化的减震系统组成。对于没有减震需求的使用场景，还可以直接替换为刚性隔离材料。

底封板7与惯性导航系统机箱5通过与安装支架4组合，用于承纳主PCB板1、第一从PCB板2、第二从PCB板3，并通过柔性缓冲器6在惯性导航系统机箱5形成框体结构。底封板7必须使用刚性材料，推荐选择高强度铝合金或钛合金作为其主要材料。

Claims

1.一种微机电惯性导航系统架构，其特征在于：所述架构包括：主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板、安装支架、机箱、底封板；

所述机箱为下端开口的壳体；

2.根据权利要求1所述的架构，其特征在于：所述架构还包括：多个柔性缓冲器；

3.根据权利要求2所述的架构，其特征在于：所述机箱和底封板均为刚性金属材料。

4.根据权利要求1所述的架构，其特征在于：主PCB板、第一从PCB板、第二从PCB板通过柔性电缆连接且呈直线排布，第一从PCB板折叠至主PCB板上方，第二从PCB板折叠至第一从PCB板上方。

5.根据权利要求1所述的架构，其特征在于：所述主PCB板为导航计算机板，用于外部接口通讯、电源管理、计算处理。

6.根据权利要求1所述的架构，其特征在于：所述第一从PCB板为惯性测量单元板，用于安装MEMS陀螺、MEMS加速度计。

7.根据权利要求1所述的架构，其特征在于：所述第二从PCB板为拓展功能板，用于安装磁力计、气压计、GNSS卫星接收机。