[发明专利]一种双轴旋转光纤捷联惯性导航装置

说明书

技术领域

本发明涉及导航领域，尤其涉及一种双轴旋转光纤捷联惯性导航装置。

背景技术

惯性导航系统的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，它利用陀螺和加速度计测量载体在惯性参考系中的角速度和加速度，从而连续估算载体在导航坐标系中的速度、位置和姿态等信息。惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外辐射能量的自主导航系统，其主要缺点是误差会随时间发散，不利于长时间高精度导航。

旋转式惯导系统是将惯性器件安装在旋转机构上，通过控制惯性器件随旋转机构往复转动将误差调制成周期变化的形式，在导航解算过程中利用积分运算将误差抵消，以此来减小系统误差的积累，提高惯导系统的长航时导航精度。

旋转式惯导系统主要有单轴旋转惯导系统和双轴旋转惯导系统两类。单轴旋转惯导系统仅能调制垂直于旋转轴的器件误差，旋转轴方向上的惯性器件误差无法得到调制。双轴旋转惯导系统则可以使三个方向的惯性器件误差都能够得到调制，采用同等精度的惯性器件可以获得更高的导航精度。

目前旋转调制惯导系统都是单轴旋转惯导系统，如专利CN200910044428.5公开了一种高精度激光陀螺单轴旋转惯性导航系统；双轴旋转惯导系统还处在理论研究和试验阶段，公开文献中都是对于惯导系统双轴旋转调制方法的记载，如专利CN200910210714.4公开了一种捷联惯性导航系统双轴旋转调制方法。

另外，如果将捷联惯导系统整体安装在双轴旋转机构上，系统的体积、重量都会很大；但如果仅将惯性器件安装在旋转机构上，则必须解决好系统内部干扰、信号无损传输等问题，因此双轴旋转惯导系统的小型化难度很大。光纤陀螺对磁场较为敏感，在双轴旋转惯导系统中，电机磁场成为影响光纤陀螺精度的主要因素，尤其是在小型化旋转惯导系统中，由于系统内部空间有限，使得磁屏蔽设计难度很大。因此，在整个惯性导航系统中，对于双轴旋转机构的设计尤为重要，目前的双轴旋转机构一般是用于实验的旋转平台，如专利CN201010503742.8公开了一种双轴手动无磁转台，都不能满足既要适合系统小型化，又要保证磁场屏蔽的实际要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种双轴旋转光纤捷联惯性导航装置。

本发明是这样实现的：

一种双轴旋转光纤捷联惯性导航装置，包括箱体、双轴旋转机构，惯性测量组件和电路组件，

所述双轴旋转机构安装在箱体内的一个腔室中，惯性测量组件安装在双轴旋转机构内部。

所述双轴旋转机构按照一定的规律周期性地转动惯性测量组件。

所述惯性测量组件用于敏感三个轴向的角速度增量以及测量沿三个轴向的线加速度。

所述电路组件独立安装在箱体内的另外一个腔室中，包括直流电源板、导航计算机板和旋转控制电路板，所述直流电源板用于将外部输入的直流28．5V电源转换为惯性导航装置内部各部件所需的二次电源；所述导航计算机板用于负责惯性导航装置的信息采集、计算处理以及对外接口；所述旋转控制电路板用于通讯、信号采样、产生控制信号并输出对力矩电机的驱动信号。

所述惯性测量组件包括台体、X光纤环、Y光纤环、Z光纤环、光纤陀螺电路盒、X加速度计、Y加速度计、Z加速度计、加速度测频电路和惯性测量组件对外连接的第一连接器。

所述台体为空腔六面体，相邻表面互相垂直，所述第一连接器安装在台体表面，所述第一连接器对外与双轴旋转机构连接。

所述X光纤环、Y光纤环、Z光纤环分别安装在台体的三个相互垂直的相邻表面上，所述光纤陀螺电路盒安装在台体内部，所述X光纤环、Y光纤环、Z光纤环与光纤陀螺电路盒连接，所述光纤陀螺电路盒与第一连接器连接。

所述X加速度计、Y加速度计、Z加速度计分别安装在台体外部的突台上，三个加速度计的安装平面分别平行于台体三个相互垂的相邻表面，所述加速度计测频电路安装在台体上，X加速度计、Y加速度计、Z加速度计通过导线分别与第一连接器和加速度计测频电路连接，所述加速度计测频电路也与第一连接器连接。所述X加速度计、Y加速度计、Z加速度计为石英振梁加速度计。

所述双轴旋转机构包括内旋转组件、外旋转组件、外框组件、第二连接器；外框组件、外旋转组件、内旋转组件由外向内逐层安装。

所述内旋转组件包括内环支架、内环力矩电机的转子、内环光电编码器的转子和内环导电滑环的转子；内环力矩电机的转子固定在内环支架的下端，内环光电编码器的转子和内环导电滑环的转子固定在内环支架的上端；所述惯性测量组件的输出端第一连接器与内环导电滑环的转子端连接。