[发明专利]一种六冗余型光纤捷联惯性导航系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于六个光纤陀螺与六个加速度计的一种六冗余型光纤捷联惯性导航系统，属于惯性导航技术领域。

背景技术

惯性技术是一项涉及多学科的综合技术，它是惯性导航和惯性制导技术、惯性仪表技术、惯性测量技术以及有关系统和装置技术的统称。惯性导航系统依靠自身的惯性敏感元件，不依赖任何外界信息测量导航参数，因此它不受天然的或人为的干扰，具有很好的隐蔽性，是一种完全自主式的导航系统。

近代各种导弹、卫星、飞船等载体对惯导系统的可靠性和精度提出了越来越高的要求，因为它不仅直接反映了惯导系统本身的质量指标，而且直接关系到载体执行任务过程的成败。提高惯导系统的可靠性和精度主要有两种办法：一是提高单个仪表的可靠性和精度，这对惯性仪表的加工工艺及各项技术指标提出了更高的要求，实现起来成本较高；另一种方法是采用冗余方案来提高系统可靠性和精度，这是一种比较理想的方法，实现起来也相对容易。

冗余系统按冗余方式可分为系统级冗余和器件级冗余。系统级冗余是对整个惯组的冗余，主要应用于平台惯导系统；器件级冗余是对单个仪表的冗余，主要针对结构比较灵活的捷联惯导系统，实现起来比较容易，可靠性比较高。相对于平台惯导系统，捷联惯导系统由于取消了许多机器零件，冗余时只需对单个惯性仪表进行冗余，而不需要对整个系统进行冗余。同时，捷联惯导系统相对平台系统在重量、体积、成本和可靠性等方面的较大优势，利用多个惯性仪表组成冗余系统提高捷联惯导系统精度和可靠性，从而使其在更多场合获得应用非常有意义。光纤陀螺具有无运动部件、耐冲击、抗加速运动、结构简单、寿命长、分辨率高、动态范围宽、启动时间极短等突出优点且易于制造，成本低，已成为新一代理想惯性器件，目前已发展成为惯性技术领域具有划时代特征的新型主流仪表，未来的惯性设备领域中将占据重要地位。可以预见，在对精度和可靠性要求比较高的场合，冗余型光纤捷联惯导系统将占据重要地位。

发明内容

本发明的目的在于提高惯导系统的导航精度和可靠性，提供一种六冗余型光纤捷联惯性导航系统，应用于对可靠性和精度要求比较高的航空、航天、航海等领域。

本发明一种六冗余型光纤捷联惯性导航系统，是由结构件部分、惯性器件部分及外围电路部分三部分构成；它们之间的位置连接关系是：惯性器件部分安装于结构件部分的正十二面体IMU支架上，外围电路部分分布于结构件部分的系统本体边侧上。

所述结构件部分包括正十二面体IMU支架、光纤陀螺骨架及系统本体。三者之间的位置连接关系是：光纤陀螺骨架安装于正十二面体IMU支架的安装位，正十二面体IMU支架位于系统本体的箱体内部。该正十二面体IMU支架是：正十二面体空心结构，如图1所示，以六个陀螺面为引导面将正十二面体内部镗空，并选择“前-后-底”三面固定的安装方式将其固定。该光纤陀螺骨架是：圆盘结构，陀螺环骨架与陀螺顶盖均采用1J50的磁屏蔽材料，如图2所示，Y波导利用中部两个螺孔安装，波导连接线通过上部三个通孔与陀螺主板连接，光纤环内侧与环骨架中部圆柱形凸台的外侧面相贴，整个光纤环骨架通过外沿的五个螺孔固定于正十二面体IMU支架；该系统本体是：长方形箱体结构，系统底面为正方形设计，顶板及外沿的四块侧板均通过螺丝安装固定，系统与外部直流稳压电源及上位机通过两个接插件相连接，四个侧板均留有导热槽以增强系统散热性能并减小系统重量，系统底座的四角各留有一个安装孔，以便于系统安装固定，系统本体结构外形如图3所示。

所述惯性器件部分，包括六个光纤陀螺和六个加速度计，以正十二面体方式斜置安装于正十二面体IMU支架上。该六个光纤陀螺是：光纤陀螺的光路部分与电路部分分离；该六个加速度计是：石英挠性加速度计。

所述外围电路部分，包括二次电源、光纤陀螺信号采集电路、加速度计信号采集电路以及导航计算机。它们之间的位置连接关系是：系统左前侧为平行安装的光纤陀螺信号采集电路与加速度计信号采集电路，系统右后侧为二次电源，系统右前侧为导航计算机。该二次电源是：此系统中使用+5V、±5V、±15V等多种供电电压，数字地和模拟地需由电感进行隔离。