一體化單軸自標定慣導控制系統的製作方法

2023-10-09 01:30:34

本發明的實施例屬於慣性導航技術領域，更具體地，涉及一種一體化單軸自標定慣導控制系統。

背景技術：

旋轉慣導系統所使用的旋轉調製技術能夠提高導航系統長航時導航精度，但是在實際系統應用時，導航精度仍然受慣性器件精度的影響，需要在使用前對慣性器件進行標定。目前對慣性測量單元(imu)的標定多數是基於高精度轉臺的，需要把慣導系統拆卸下來送到實驗室進行，此方法雖然能夠保證一定的精度，但是存在操作性差、成本高以及重複性誤差等問題。另外，慣性器件誤差並不是固定不變的，隨著時間的推移，之前所標定的誤差數值不能再繼續使用，需要重新進行標定，這不利於長航時導航系統的使用。

近年來，隨著基礎工業水平以及現代科技的不斷進步，慣導控制領域正朝著小型化、長壽命、高精度、免維護、機電一體化的設計方向發展。一體化單軸自標定慣導控制系統應運而生，相對於傳統導控制器其在保證導控制器各項性能的基礎上大幅度減小轉位機構的體積與質量，使其具備更為優越的動態輸出特性、控制性能，成為當前行業主要的發展趨勢之一。

雙軸旋轉慣導系統由於自身帶有兩個環架，因此可以不藉助於轉臺進行自主標定，但是由於環架並不像轉臺那樣能提供精確的姿態基準，因此現有系統級標定方法在應用於雙軸旋轉慣導系統時存在障礙，需要設計新的自主標定方法。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種一體化單軸自標定慣導控制系統，通過集成化設計，合理優化和布局，將慣導控制器與轉位機構集成設計，具備集成度高、體積小、零位重複定位精度可以控制在0°0′19″內、安裝精度高、可靠性高等優點。

為了實現上述目的，本發明提供一種一體化單軸自標定慣導控制系統，包括慣導控制器和轉位機構；

其中，所述慣導控制器包括本體、單軸陀螺、if模塊、加速度計組及轉接板，所述單軸陀螺設於所述本體的左下角，所述加速度計組設於所述本體上，且與所述單軸陀螺並列設置，所述if模塊通過所述轉接板與所述加速度計組連接；

所述轉位機構包括基座、鎖緊組合、鎖緊電機、齒輪、鎖緊渦輪、鎖緊蝸杆、鎖緊杆、限位端蓋及鎖緊殼體，所述鎖緊組合通過所述鎖緊殼體安裝於所述基座上，所述鎖緊電機豎直設置，其下端通過所述齒輪與所述鎖緊蝸杆連接，所述鎖緊蝸杆的中間與所述鎖緊渦輪連接，所述鎖緊杆設於所述鎖緊渦輪的中心，所述限位端蓋設於所述鎖緊杆上，所述鎖緊組合用於通過鎖緊電機帶動齒輪輸入，並通過鎖緊渦輪、鎖緊蝸杆、鎖緊杆、限位端蓋實現慣導控制器的定位鎖緊。

進一步地，所述轉位機構還包括轉位力矩電機、鎖緊板及遮光片，所述轉位力矩電機、鎖緊板及遮光片固定安裝於所述本體上，所述轉位力矩電機用於驅動所述轉位機構實現轉位運動。

進一步地，所述轉位機構還包括光電開關和定齒輪，所述光電開關和定齒輪與所述基座固定連接。

進一步地，所述轉位機構還包括支撐軸，所述支撐軸為兩個，分別設於所述轉位機構的上下邊緣，用於實現所述轉位機構與慣導控制器的連接和支撐。

進一步地，所述轉位機構可實現三種轉位狀態，分別為定位狀態、轉動狀態和自鎖定狀態，且可實現三種轉位狀態的自由切換。

進一步地，所述鎖緊電機用於做正向轉動，帶動所述鎖緊蝸杆做旋轉運動，所述鎖緊蝸杆推動所述鎖緊渦輪轉動，所述限位端蓋起到限位作用，所述鎖緊杆用於作正向直線運動，所述鎖緊杆到達指定位置且鎖緊電機斷電，從而實現鎖緊動作。

進一步地，所述鎖緊電機用於做反向轉動，帶動所述鎖緊蝸杆做旋轉運動，所述鎖緊蝸杆推動所述鎖緊渦輪做旋轉運動，所述限位端蓋用於起到限位作用，所述鎖緊杆用於作反向直線運動，所述鎖緊杆與轉位機構完全脫開且鎖緊電機斷電，從而實現解鎖動作。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發明的單軸自標定慣導控制系統，通過集成化設計，合理優化和布局，將慣導控制器與轉位機構集成設計，具備集成度高、體積小、零位重複定位精度可以控制在0°0′19″內、安裝精度高、可靠性高等優點。

(2)本發明的單軸自標定慣導控制系統，一體化單軸自標定慣導控制系統集慣性測量組合、導航計算機、gnss接收機、轉位、鎖緊功能於一體，並且具備慣組參數的自標定功能其採用溫度補償設計和一體化結構形式。

(3)本發明的單軸自標定慣導控制系統，其主要功能是接收外部指令，控制轉位機構的旋轉，同時採集光纖陀螺、加速度計敏感信息。發出預定的制導、時序等控制指令和遙測計算機字，為飛彈提供當前航向和姿態。

(4)本發明的單軸自標定慣導控制系統，通過優化驅動控制程序的算法實現兩個鎖緊組合同步鎖緊。

附圖說明

圖1為本發明實施例一種一體化單軸自標定慣導控制系統的主視圖；

圖2為本發明實施例一種一體化單軸自標定慣導控制系統的後視圖；

圖3為本發明實施例一種一體化單軸自標定慣導控制系統的外形示意圖；

圖4為本發明實施例一種一體化單軸自標定慣導控制系統的鎖緊組合剖視圖。

在所有附圖中，同樣的附圖標記表示相同的技術特徵，具體為：1-慣導控制器、2-轉位機構、3-本體、4-陀螺、5-轉位齒輪、6-if模塊、7-加速度計組、8-轉接板、9-基座、10-轉位力矩電機、11-光電開關、12-支撐軸、13-遮光片、14-定齒輪、15-鎖緊組合、16-鎖緊板、17-鎖緊電機、18-齒輪、19-鎖緊渦輪、20-鎖緊蝸杆、21-鎖緊杆、22-限位端蓋、23-鎖緊殼體、24-上端蓋、25-下端蓋、26-轉位控制板、27-慣導控制板、28-軸承。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

圖1為本發明實施例一種一體化單軸自標定慣導控制系統的主視圖，圖2為本發明實施例一種一體化單軸自標定慣導控制系統的後視圖，圖3為本發明實施例一種一體化單軸自標定慣導控制系統的外形示意圖。如圖1、圖2和圖3所示，在本發明一個實施例中，一體化單軸自標定慣導控制系統包括慣導控制器1與轉位機構2兩部分，一體化單軸自標定慣導控制系統集慣性測量組合、導航計算機、gnss接收機、轉位、鎖緊功能於一體，並且具備慣組參數的自標定功能其採用溫度補償設計和一體化結構形式。

其中慣導控制器1包括本體3、單軸陀螺4、if模塊6、加速度計組7及轉接板8。單軸陀螺4設於所述本體3的左下角，所述加速度計組7設於所述本體3上，且與所述單軸陀螺4並列設置，所述if模塊6通過所述轉接板8與所述加速度計組7連接。本發明的單軸自標定慣導控制系統，其主要功能是接收外部指令，控制轉位機構的旋轉，同時採集光纖陀螺、加速度計敏感信息。發出預定的制導、時序等控制指令和遙測計算機字，為飛彈提供當前航向和姿態。

圖4為本發明實施例一種一體化單軸自標定慣導控制系統的鎖緊組合剖視圖。如圖1和圖4所示，轉位機構包括基座9、轉位力矩電機10、光電開關11、兩個支撐軸12、遮光片13、定齒輪14及鎖緊組合15。光電開關11與定齒輪14固定連接在基座上9，鎖緊組合15通過鎖緊殼體23安裝於所述基座9上，鎖緊電機17豎直設置，其下端通過所述齒輪18與所述鎖緊蝸杆20連接，鎖緊蝸杆20的中間與鎖緊渦輪19連接，鎖緊杆21設於鎖緊渦輪19的中心，限位端蓋22設於所述鎖緊杆21上，鎖緊板16、轉位力矩電機10與遮光片13固定在本體3上，鎖緊組合15通過鎖緊殼體23安裝在基座上9。

鎖緊組合15通過鎖緊電機17帶動齒輪18輸入，並通過鎖緊渦輪19、鎖緊蝸杆20、鎖緊杆21、限位端蓋22實現慣導控制器1的定位鎖緊。本發明的單軸自標定慣導控制系統，通過集成化設計，合理優化和布局，將慣導控制器與轉位機構集成設計，具備集成度高、體積小、零位重負精度高、安裝精度高、可靠性高等優點。

轉位機構2可實現三種狀態：定位狀態、轉動狀態、自鎖定飛行狀態，並可通過控制指令在三種狀態之間自動自由切換。在本發明的優選實施例中，通過優化驅動控制程序的算法實現兩個鎖緊組合同步鎖緊。

鎖緊電機17正向轉動時，帶動鎖緊蝸杆20做旋轉運動，鎖緊蝸杆20推動鎖緊渦輪19轉動，由於限位端蓋22限位作用，鎖緊杆21作正向直線運動，當鎖緊杆21到達指定位置時，鎖緊電機17斷電，完成鎖緊動作。

鎖緊電機17反向轉動時，帶動鎖緊蝸杆20做旋轉運動，鎖緊蝸杆20推動鎖緊渦輪19做旋轉運動，由於限位端蓋22限位作用，鎖緊杆21作反向直線運動，當完全脫開時，鎖緊電機17斷電，完成解鎖動作。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。