[发明专利]一种具有抗高过载性能的微型嵌入式惯性测量单元

说明书

技术领域

本发明涉及惯性测量单元，具体是一种具有抗高过载性能的微型嵌入式惯性测量单元。

背景技术

惯性测量单元是一种导航、制导组件，广泛应用于军事领域。惯性测量单元一般由三只加速度计和三只陀螺仪组成，在安装上要求三只加速度计两两正交，三个陀螺仪两两正交，并且要求三只加速度计和三只陀螺仪的敏感轴向要分别和运动载体坐标系中的X轴、Y轴、Z轴方向一致。军事领域的应用不但要求惯性测量单元的敏感器件(加速度计和陀螺)有很高的安装精度，而且还要求惯性测量单元可以承受恶劣环境，如弹药发射时的高过载等。现有的惯性测量单元一般有三种：第一种是采用机械加工金属框架，把焊接好的加速度计和陀螺仪印刷电路相互正交的固定在上面；第二种是将焊接好的加速度计和陀螺仪印刷电路经过各种形式的弯针焊接在基准面上，并且保证加速度计和陀螺仪与基准面垂直，两两正交；第三种则是采用特殊材料制作成安装体，直接将电路焊盘印刷到安装体上，然后把加速度计和陀螺焊接在上面。第一种惯性测量单元虽然可以在一定程度上保证加工精度，但是由于其通常采用先加工多个零件，然后再组装成框架的方式，因此，一方面会引入较大的二次组装误差，另一方面，自身的抗过载性能较差；第二种惯性测量单元虽然体积小，但是不能保证三个轴向加速度计和陀螺的垂直度和正交性；第三种惯性测量单元由于采用一般焊接的方式，因此不能承受高过载，极大地限制了其应用。综上分析，现有惯性测量单元普遍存在安装精度较低、以及抗过载性能较差的问题；为此有必要发明一种安装精度高、抗过载性能强的新型惯性测量单元。

发明内容

本发明为了解决现有惯性测量单元安装精度较低、以及抗过载性能较差的问题，提供了一种具有抗高过载性能的微型嵌入式惯性测量单元。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种具有抗高过载性能的微型嵌入式惯性测量单元，包括安装体、三只加速度计、以及三只陀螺；安装体采用一体化安装体；安装体上设有三个安装加速度计用凹台、三个安装陀螺用凹台、一个总线走线用空心结构、一个出线用空心结构、以及一个灌封用空心结构；三个安装加速度计用凹台分别设于安装体的上侧面、左侧面、后侧面；三个安装陀螺用凹台分别设于安装体的上侧面、右侧面、前侧面；出线用空心结构设于安装体的前侧面；灌封用空心结构设于安装体的下侧面；总线走线用空心结构位于安装体内部；安装体的左侧面设有与位于安装体上侧面的安装陀螺用凹台的侧壁贯通的侧部走线空心结构；总线走线用空心结构分别与出线用空心结构、灌封用空心结构、侧部走线空心结构贯通；三只加速度计分别安装在三个安装加速度计用凹台上，三只陀螺分别安装在三个安装陀螺用凹台上；安装在安装体的上侧面的加速度计的信号线依次通过侧部走线空心结构、总线走线用空心结构、出线用空心结构走出；安装在安装体的左侧面、后侧面的加速度计的信号线均依次通过总线走线用空心结构、出线用空心结构走出；三只陀螺的信号线均依次通过总线走线用空心结构、出线用空心结构走出；总线走线用空心结构、出线用空心结构、灌封用空心结构、侧部走线空心结构内均灌封有灌封材料。所述灌封材料的种类根据实际需要而定。

工作时，三只加速度计和三只陀螺的测量轴分别与载体坐标系的纵轴、横轴以及竖轴相重合；其中，三只加速度计和三只陀螺分别用于测量沿载体坐标系三个轴向上的线加速度和旋转角速率，在得到三个轴向的线加速度和旋转角速率信息后，根据以四元数为基础的姿态更新算法，对运动载体的实时姿态和位置信息进行更新和提取。与现有惯性测量单元相比，本发明所述的一种具有抗高过载性能的微型嵌入式惯性测量单元采用了一次性加工成型的一体化安装体，不仅消除了二次组装误差，而且能够最大限度地满足安装体的各个侧面、各个安装用凹台和各个走线用空心结构的垂直度，并保证了三个加速度计和三个陀螺之间的正交性，从而大大提高了惯性测量单元的安装精度；另外，本发明所述的一种具有抗高过载性能的微型嵌入式惯性测量单元由于采用了灌封材料灌封其各个走线用空心结构，从而保护了加速度计和陀螺及其线路，即使得惯性测量单元自身具备了高抗过载性能，因而能够满足各种过载环境下的应用要求。

本发明有效解决了现有惯性测量单元安装精度较低、以及抗过载性能较差的问题，其安装精度高、抗过载性能强，适用于各种过载环境下的应用，尤其适用于炮弹等高过载武器的制导化改造与应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2本发明的安装体的俯视图。

图3是本发明的安装体的仰视图。

图4是本发明的安装体的左视图。

图5是本发明的安装体的右视图。