一種自修正船用穩定平臺的組合姿態測量裝置的製作方法

2023-06-15 20:10:46

專利名稱：一種自修正船用穩定平臺的組合姿態測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種組合姿態測量裝置，特別涉及一種自修正船用穩定平臺的組合姿態測量裝置。
背景技術：
穩定平臺由於能隔離載體(飛彈、飛機、戰車、艦船等)擾動，不斷測量平臺姿態和位置的變化，精確保持動態姿態基準，因此在現代武器系統及相關測試儀器中得到了廣泛的應用。要保持平臺的穩定首先需要測量平臺的姿態、位置的變化，進而根據觀測修正平臺的姿態和位置，保持平臺的穩定。目前所應用的平臺穩定方法主要包括陀螺慣性穩定、齒輪傳動穩定、光學穩定和電子學穩定等，其中陀螺慣性穩定方法作為慣性技術應用的重要組成部分，一直是一個經久不衰的研究課題。系統工作時，速率陀螺敏感平臺的轉動角速度，通過控制信號驅動電機，使平臺保持穩定。由於陀螺儀能夠以較高的頻率提供平臺的速率從而完成對其姿態、位置的觀測，因此能夠滿足對平臺跟蹤和控制的要求。但是，由於陀螺儀存在漂移率，若僅使用速率陀螺測量平臺姿態和位置的變化，隨著系統工作時間的增加，累積的位置觀測偏差將逐漸增加甚至無法容忍。因此，利用其他誤差不隨時間累積的角度傳感器進行輔助導航並補償陀螺儀的漂移率是十分必要的。傾角傳感器就是一種誤差不隨時間累積的角度傳感器，能夠測量平臺的傾角。但由於傾角傳感器提供測量信息的頻率較低，僅使用傾角傳感器提供平臺的姿態、位置的觀測無法滿足對平臺跟蹤和控制的要求。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種自修正船用穩定平臺的組合姿態測量裝置，能夠在複雜多變的環境中，通過一個低精度的雙自由度速率陀螺儀和兩個普通的傾角傳感器，滿足穩定平臺系統中的平臺姿態、位置變化的測量要求，即在低成本的條件下，完成高精度的測量。本實用新型為實現上述目的而所採用的技術方案是包括一個雙軸測試轉臺，雙軸測試轉臺橫滾軸，雙軸測試轉臺俯仰軸，雙軸測試轉臺臺面和組合姿態測量裝置，組合姿態測量裝置包括X傾角傳感器、Y傾角傳感器、雙自由度速率陀螺儀和組合姿態測量裝置外殼，組合姿態測量裝置設置在雙軸測試轉臺檯面上，X傾角傳感器的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀的X向平行，Y傾角傳感器的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀的y向平行，X傾角傳感器的敏感軸與雙軸測試轉臺俯仰軸平行，Y傾角傳感器的敏感軸與雙軸測試轉臺橫滾軸平行。本實用新型與現有的技術相比，有以下優點I、本實用新型為一種自修正船用穩定平臺的組合姿態測量裝置，雙自由度的速率陀螺儀能有效的對平臺進行跟蹤和控制，傾角傳感器能夠及時有效的消除速率陀螺儀的位置觀測偏差。2、本實用新型根據陀螺儀與傾角傳感器的輸出的對應關係，實現閉環控制，消除陀螺儀所產生的累積誤差，實現自修正，提高測量精度。3、本實用新型採用基於Kalman濾波器的數據融合算法，建立速率陀螺儀與傾角傳感器之間的狀態方程，實現陀螺儀和傾角傳感器的組合姿態測量，克服二者的缺點，結合二者的優點。滿足穩定平臺系統中的平臺姿態、位置變化的測量要求。4、本實用新型可以用一個低精度的雙自由度速率陀螺儀與兩個傾角傳感器有效的跟蹤控制穩定平臺，實現低成本高精度的測量。

圖I為本實用新型的系統結構示意圖。圖2為本實用新型的原理示意圖。
具體實施方式
實施例，如圖I所示,包括一個雙軸測試轉臺,雙軸測試轉臺橫滾軸2，雙軸測試轉臺俯仰軸4，雙軸測試轉臺臺面3和組合姿態測量裝置I，組合姿態測量裝置I包括X傾角傳感器1-1、Y傾角傳感器1-2、雙自由度速率陀螺儀1-3和組合姿態測量裝置外殼1-4，組合姿態測量裝置I設置在雙軸測試轉臺臺面3上，X傾角傳感器1-1的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀1-3的X向平行，Y傾角傳感器1-2的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀1-3的y向平行，X傾角傳感器1-1的敏感軸與雙軸測試轉臺俯仰軸4平行，Y傾角傳感器1-2的敏感軸與雙軸測試轉臺橫滾軸2平行。結合圖2，雙自由度速率陀螺儀1-3測量穩定平臺俯仰方向和橫滾方向的角速度，實現對平臺的跟蹤，兩個單軸的傾角傳感器分別測量平臺的俯仰軸和橫滾軸的傾角。通過Kalman濾波器的數據融合算法(平臺穩定控制系統)，建立速率陀螺儀與傾角傳感器之間的狀態方程，實現陀螺儀和傾角傳感器的組合姿態測量。
權利要求1.ー種自修正船用穩定平臺的組合姿態測量裝置，其特徵在於，包括一個雙軸測試轉臺，雙軸測試轉臺橫滾軸(2)，雙軸測試轉臺俯仰軸(4)，雙軸測試轉臺臺面(3)和組合姿態測量裝置(I)，組合姿態測量裝置(I)包括X傾角傳感器(1-1)、Y傾角傳感器(1-2)、雙自由度速率陀螺儀(1-3)和組合姿態測量裝置外殼(1-4)，組合姿態測量裝置(I)設置在雙軸測試轉臺臺面⑶上，X傾角傳感器(1-1)的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀(1-3)的X向平行，Y傾角傳感器(1-2)的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀(1-3)的y向平行，X傾角傳感器(1-1)的敏感軸與雙軸測試轉臺俯仰軸(4)平行，Y傾角傳感器(1-2)的敏感軸與雙軸測試轉臺橫滾軸(2)平行。
專利摘要本實用新型提供的是一種自修正船用穩定平臺的組合姿態測量裝置，包括一個雙軸測試轉臺，雙軸測試轉臺橫滾軸，雙軸測試轉臺俯仰軸，雙軸測試轉臺臺面和組合姿態測量裝置，組合姿態測量裝置包括X傾角傳感器、Y傾角傳感器、雙自由度速率陀螺儀和組合姿態測量裝置外殼。本實用新型的特點是，一個雙自由度速率陀螺儀和兩個傾角傳感器，採用基於Kalman濾波器的數據融合算法，實現陀螺儀和傾角傳感器的組合姿態測量與控制，克服陀螺儀累積的位置觀測偏差，以及傾角傳感器無法滿足對平臺跟蹤的缺點，結合了兩者的優點，滿足穩定平臺系統中的平臺姿態、位置變化的測量要求，並具有低成本高精度的優點。
文檔編號G01C21/18GK202420505SQ20112049573
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者孫綱文, 方國慶, 王能慧, 陳世爐, 黃茗 申請人:九江精密測試技術研究所