[发明专利]一种六冗余型光纤捷联惯性导航系统

摘要

一种六冗余型光纤捷联惯性导航系统，它由结构件部分、惯性器件部分及外围电路部分三部分构成；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；本发明将正十二面体设计为空心结构，实现了系统IMU台体的高钢度和轻量化；采用余度配置，提高惯性导航系统的精度和可靠性；系统光纤陀螺从结构上基本实现了光纤陀螺光路与电路的分离，以避免电路发热带来的温度及温度梯度变化对光路造成不同程度的影响；本系统性能稳定，具有较好的环境适应能力，能承受类似惯性导航系统所承受的各种环境试验要求且实时性好。

主权项

一种六冗余型光纤捷联惯性导航系统，其特征在于：它由结构件部分、惯性器件部分及外围电路部分三部分构成；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，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，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，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；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，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：此系统中使用的+5V、±5V、±15V供电电压，数字地和模拟地由电感进行隔离；该光纤陀螺信号采集电路是：采取数字闭环反馈方案，将六路陀螺信号分别在两块FPGA中处理，两块FPGA将使用同一块晶振进行工作，并在其之间加入同步信号以保证六路光纤陀螺信号的相位同步；该加速度计信号采集电路是：采用数字闭环反馈方案，电路中两块FPGA同样使用同一块晶振进行工作，并在其之间加入同步信号以保证六路加速度计信号的相位同步；该导航计算机是：采用FPGA+DSP作为架构方案，其中FPGA用于定时采集陀螺仪与加速度计信号并发送至DSP，同时将解算完成的数据发送至上位机，而DSP完成陀螺仪与加速度计标定参数补偿、初始对准、惯性导航及组合导航解算功能，导航计算机选用的FPGA型号为XC3S400‑TQ144，DSP型号为TMS320VC33PGEA‑120。