[发明专利]一种三单元体旋转调制式余度捷联惯性导航系统

摘要

本发明公开了一种三单元体旋转调制式余度捷联惯性导航系统，它采用六器件、三单元体正交配置，六个陀螺和六个加速度计在旋转单元体的调制下互为冗余；它由结构件部分、惯性器件部分以及电路部分三部分构成；惯性器件部分安装于结构件部分的旋转单元体结构中的异形体支架上，电路部分分布于结构件部分的电子舱框架中和旋转单元体结构中的异形体支架上，三个旋转单元体各占据系统机箱内一个象限的位置，电子舱占据系统机箱内一个象限的位置；本发明采用旋转调制技术，在使用同等精度惯性器件的条件下可大大提高惯性导航系统的导航定位精度和姿态输出精度；首次在旋转调制式惯性导航系统中实现六冗余能力；相比于普通六冗余捷联惯性导航系统，只增加了旋转机构，性价比大幅提高。

主权项

一种三单元体旋转调制式余度捷联惯性导航系统，其特征在于：它采用六器件、三单元体正交配置，六个陀螺和六个加速度计在旋转单元体的调制下互为冗余；它由结构件部分(1)、惯性器件部分(2)以及电路部分(3)三部分构成；惯性器件部分安装于结构件部分的旋转单元体结构中的异形体支架上，电路部分分布于结构件部分的电子舱框架中和旋转单元体结构中的异形体支架上，三个旋转单元体各占据系统机箱内一个象限的位置，电子舱占据系统机箱内一个象限的位置；所述结构件部分(1)包括三个旋转单元体结构、电子舱框架以及系统机箱，三个旋转单元体结构和电子舱框架各占据系统机箱内一个象限的位置；该旋转单元体结构是：正六面体空心构型，中心旋转部件自上而下分别为：力矩直流电机、上轴承、惯性器件异形体支架、下轴承、圆光栅尺及读数头、限位档杆；该电子舱框架是：正六面体空心开顶结构，左右侧壁各有五道电路板锁紧槽；该系统机箱是：长方形箱体结构，系统与外部直流稳压电源及上位机通过三个接插件相连接，机箱底座侧边留有六个安装孔，以便于系统安装固定；所述惯性器件部分(2)，包括六个陀螺和六个加速度计，每个旋转单元体上安装两个陀螺和两个加速度计；该六个陀螺是单轴闭环光纤陀螺，陀螺的光路部分与电路部分合为一体；该六个加速度计是石英挠性加速度计；所述电路部分(3)，一共由12块电路板组成，包括电子舱内的二次电源板、通讯接口板、导航计算板、预处理板、电机控制板、母线板，三个旋转单元体内的分电采温板、I/F转换板；其中二次电源板提供系统所需的±15V、±5V、5V供电电压，并通过外部输入的两个启动信号实现启动控制；通讯接口板采用CPLD+DSP作为架构方案，实现导航系统与飞控计算机之间的ARINC429总线通讯，从飞控计算机获得初始装订信息、GPS数据，并将导航定位结果发送给飞控计算机；导航计算板采用三片DSP作为架构方案，其中两片DSP用于实现陀螺加速度计标定参数补偿、初始对准、惯性导航解算以及组合导航解算的功能，另一片DSP用于实现系统故障监测、故障诊断、重构算法、余度管理的功能；预处理板采用CPLD+DSP作为架构方案，其中CPLD主要用于陀螺、加速度计输出脉冲的累加计数，DSP主要完成陀螺、加速度计的温度采集和光栅角位置信息的同步采集，并将IMU信息打包发送给导航计算板；电机控制板采用CPLD+DSP作为架构方案，其中CPLD主要用于将光栅输出的角增量脉冲转换为绝对角位置信息，DSP主要完成三个旋转单元体的旋转控制；母线板完成电子舱内各电路板的供电连接以及板间信号交联；分电采温板实现陀螺、加速度计的供电分配及其温度采集；I/F转换板将加速度计输出的电流信号量化成脉冲信号。