組合導航慣性平臺的製作方法

2023-06-04 02:31:56 1

專利名稱：組合導航慣性平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於無人駕駛飛行器控制和導航的組合導航慣性平臺。
無人駕駛飛行器特別是無人駕駛直升飛機要實現自主飛行，需要控制飛行器的姿態和對飛行器的飛行軌跡進行導航。以往導航使用的慣性平臺使用了三個二自由度陀螺，結構複雜，體積和重量較大，成本也很高。
本實用新型的目的是要提供一種能用於無人駕駛飛行器控制和導航的組合導航慣性平臺，其結構簡單，重量輕，價格低，能同時控制飛行器的姿態和導航。
本實用新型的目的是這樣實現的慣性平臺為一個二自由度陀螺，直接在該陀螺的內環組合件上安裝三軸加速度計，陀螺自轉軸初始定位於垂直姿態，工作時自轉軸保持垂直姿態，水平方向兩個加速度計的輸出即為飛行器水平加速度，垂直方向加速度計的輸出減去當地重力加速度即為飛行器垂直加速度，在知道航向的情況下，利用這三個加速度積分，可以為飛行器導航；該組合導航慣性平臺還使用GPS系統，以修正慣性元件輸出及其積分的誤差，同時修正陀螺自轉軸的漂移；內環組合件上還裝有電動式偏心重塊，在修正指令信號作用下，電磁元件驅動重塊平移，利用重力偏心力矩，修正陀螺自轉軸的漂移；慣性平臺還可指示並控制飛行器的水平姿態。
本實用新型的慣性平臺部分僅用一個二自由度陀螺，結構簡單，成本低；修正裝置安裝在內環組合件上，利用重心偏移提供修正力矩，結構可以做得很簡單。
實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。


圖1是根據本實用新型提出的組合導航慣性平臺示意圖。
下面結合圖1詳細說明依據本實用新型提出的具體裝置的詳細工作情況。
該裝置包括二自由度陀螺(1)、加速度計(2)(3)(4)、電動偏心重塊機構(5)(6)、GPS系統(7)、航向儀(8)、導航控制器(9)等部分組成，其中加速度計(2)(3)(4)及電動偏心重塊機構(5)(6)直接安裝在二自由度陀螺(1)的內環組合件上，GPS系統(7)和航向儀(8)固連在飛行器機身上，各部件的信號連接於導航控制器(9)上。
在二自由度陀螺(1)自轉軸初始定位於垂直的情況下起動陀螺，控制電動偏心重塊機構(5)(6)修正自轉軸姿態，使得飛行器靜止時水平加速度計(2)(3)輸出為零；起動穩定後，進入工作狀態，飛行器在高度系統的控制下起飛，在數十秒的時間內，陀螺自轉軸漂移很小，加速度計(2)(3)指示的加速度近似於飛行器的真實水平加速度，加速度計(4)的指示值減去當地重力加速度近似於飛行器縱向加速度，在利用航向儀(8)測得航向的情況下，可以形成導航迴路；經過一定時間後，自轉軸會產生較大漂移，加速度積分本身也會有一定誤差積累，此時利用GPS系統(7)的指示，可以修正自轉軸漂移，並校準飛行器的飛行軌跡；無修正信號時，電動偏心重塊機構(5)(6)不動作，陀螺內環組合件重心無偏移，自轉軸保持姿態不變，有修正信號時，電動偏心重塊機構(5)(6)動作，陀螺內環組合件重心偏移，由於重力力矩的作用，自轉軸姿態將會改變；二自由度陀螺(1)還可指示並控制飛行器的水平姿態。
權利要求1.組合導航慣性平臺，由二自由度陀螺(1)、加速度計(2)(3)(4)、電動偏心重塊機構(5)(6)、GPS系統(7)、航向儀(8)、導航控制器(9)等部分組成，其中加速度計(2)(3)(4)及電動偏心重塊機構(5)(6)直接安裝在二自由度陀螺(1)的內環組合件上，GPS系統(7)和航向儀(8)固連在飛行器機身上，各部件由信號線連接於導航控制器(9)上，其特徵在於僅使用一個二自由度陀螺(1)；加速度計(2)(3)(4)直接裝在內環組合件上；修正機構直接裝在內環組合件，利用重力力矩修正陀螺漂移。
專利摘要本實用新型是由一個二自由度陀螺組成的組合慣性導航平臺,陀螺自轉軸初始定位於垂直姿態,陀螺的內環組合件上安裝三軸加速度計,在知道航向的情況下,利用這三個加速度積分,可以為飛行器導航;該組合導航慣性平臺使用GPS系統修正慣性元件輸出及其積分的誤差,同時修正陀螺自轉軸的漂移;內環組合件上還裝有電動式偏心重塊,利用重力偏心力矩,修正陀螺自轉軸的漂移;慣性平臺還可指示並控制飛行器的水平姿態。
文檔編號G05D1/02GK2277094SQ9624954
公開日1998年3月25日 申請日期1996年12月27日 優先權日1996年12月27日
發明者唐世明 申請人:唐世明