陀螺儀坐標轉換器的製作方法

2023-05-07 20:20:06

專利名稱：陀螺儀坐標轉換器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於慣性導航領域，尤其是用於平臺式慣性導航系統中的一 種陀螺儀坐標轉換器。
背景技術：
在平臺式慣性導航系統中的陀螺儀坐標軸經常需要轉換成平臺坐標軸。 目前，實現這種坐標轉換功能的解算裝置通常是使用旋轉變壓器完成的，其 利用變壓器的感應原理將輸入信號分解成正弦信號和餘弦信號來實現坐標轉 換的功能。這種採用旋轉變壓器實現坐標轉換功能的技術存在下面的問題-(l).旋轉變壓器受到機械製造技術的制約難以進一步提高精度；(2).由於旋轉 變壓器的磁場處於開放狀態，因此旋轉變壓器容易受到其它信號的幹擾，影
響旋轉變壓器的精度；(3).由於旋轉變壓器一般體積較大，難以對平臺式慣性 導航系統進行小型化。 發明內容
本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種採用集成電路設 計的具有精度高、抗幹擾能力強、體積小、重量輕的陀螺儀坐標轉換器。
本實用新型解決其技術問題是採取以下技術方案實現的 一種陀螺儀坐標轉換器，其特徵在於該陀螺儀坐標轉換器由正餘弦發生
器、正弦D/A轉換器、餘弦D/A轉換器、乘法器(1)、乘法器(2)、乘法器 (3)、乘法器(4)、加法器(1)和加法器(2)構成，陀螺儀坐標軸與臺體 坐標軸的夾角值連接到正餘弦發生器的輸入端，正餘弦發生器的兩個輸出端 分別連接到正弦D/A轉換器和餘弦D/A轉換器的輸入端，正弦D/A轉換器的 輸出端分別連接到乘法器(1)和乘法器(3)的第一個輸入端，餘弦D/A轉 換器的輸出端分別連接到乘法器(2)和乘法器(4)的第一個輸入端，乘法 器(1)和乘法器(2)的第二個輸入端分別與陀螺儀的X軸分量相連接，乘 法器(3)和乘法器(4)的第二個輸入端分別與陀螺儀的Y軸分量相連接， 乘法器(2)的輸出端和乘法器(3)的輸出端分別連接到加法器(1)的兩個 輸入端，加法器(1)的輸出端輸出臺體坐標軸的X軸分量，乘法器(1)的 輸出端與乘法器(4)的輸出端分別連接到加法器(2)的兩個輸入端，加法 器(2)的輸出端輸出臺體坐標軸的Y軸分量。
而且，所述的所有的乘法器均為模擬乘法器，所有的加法器均為模擬加法
器°而且，所述的正餘弦發生器由C8051F040晶片構成，所述的正弦D/A轉 換器及餘弦D/A轉換器均為AD0832晶片，所述的乘法器(1)、乘法器(2)、 乘法器(3)及乘法器(4)均為AD633晶片，所述的加法器(1)及加法器(2) 均為0P77晶片。
本實用新型的優點和積極效果是
1. 本陀螺儀坐標轉換器設計合理，其採用集成電路技術，通過正餘弦生成 器、D/A轉換器、乘法器、加法器組成的電路實現慣性導航系統中所要求的正 弦、餘弦解算功能並完成陀螺儀坐標軸與平臺坐標軸的轉換功能，其精確度 明顯高於旋轉變壓器的精度，同時，解決了使用旋轉變壓器由於開放磁路容 易受到幹擾的問題，提高了其抗幹擾能力。
2. 本實用新型設計合理，具有精度高、抗幹擾能力強、體積小、重量輕 的特點，該陀螺儀坐標轉換器可廣泛應用於平臺式慣性導航系統中。


圖l是本實用新型電路框圖； 圖2是坐標轉換原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述。
如圖l所示，本陀螺儀坐標轉換器由正餘弦發生器、正弦D/A轉換器、餘 弦D/A轉換器、乘法器(1)、乘法器(2)、乘法器(3)、乘法器(4)、加法 器(1)和加法器(2)構成。陀螺儀坐標軸與臺體坐標軸的夾角值p作為角 度輸入信號輸入到正餘弦發生器的輸入端，正餘弦發生器生成正弦值的數字 信號和餘弦值的數位訊號，並通過其兩個輸出端分別連接到正弦D/A轉換器 和餘弦D/A轉換器的輸入端，經正弦D/A轉換器和餘弦D/A轉換器將正弦值 的數位訊號和餘弦值的數位訊號分別轉換成正弦值的模擬信號和預先值的模 擬信號分別輸出，正弦D/A轉換器的輸出端分別連接到乘法器(1)和乘法器 (3)的第一個輸入端，餘弦D/A轉換器的輸出端分別連接到乘法器(2)和 乘法器(4)的第一個輸入端，乘法器(1)和乘法器(2)的第二個輸入端分 別與陀螺儀的X軸分量Xg相連接，乘法器(3)和乘法器(4)的第二個輸入 端分別與陀螺儀的Y軸分量Yg相連接，乘法器(2)的輸出端和乘法器(3)
的輸出端分別連接到加法器(1)的兩個輸入端，加法器(1)的輸出端輸出 臺體的X軸分量，即臺體坐標軸的X軸投影信號Xp，該臺體坐標軸的X軸投 影信號Xp=XgxC0S(p-Ygxsin(p;乘法器(1)的輸出端與乘法器(4)的輸出端 分別連接到加法器(2)的兩個輸入端，加法器(2)的輸出端輸出臺體的Y 軸分量，即臺體坐標軸的Y軸投影信號Yp，該臺體坐標軸的Y軸投影信號Yp= Xgxsincp+Ygxcos(p 。在本實施例中，正餘弦發生器、正弦D/A轉換器、餘弦D/A轉換器、乘法 器(1)、乘法器(2)、乘法器(3)、乘法器(4)、加法器(1)和加法器(2) 均為集成電路晶片，其中，所述的正餘弦發生器由C8051F040晶片構成，所 述的正弦D/A轉換器及餘弦D/A轉換器均為AD0832晶片，所述的乘法器(1)、 乘法器(2)、乘法器(3)及乘法器(4)均為AD633晶片，所述的加法器(1) 及加法器(2)均為0P77晶片。
本實用新型的工作原理為如圖2所示，Xg、 Yg分別表示陀螺儀坐標軸 的兩個輸出軸的X軸和Y軸分量，Xp、 Yp表示臺體坐標軸的兩個輸出軸的X 軸和Y軸分量，p表示陀螺儀殼體旋轉造成的陀螺儀坐標軸與臺體坐標軸之間 的夾角。根據矢量運算將陀螺儀輸出信號分解到臺體測量軸上的公式為 Xp=Xg x coscp-Yg x sin(p Yp= Xgxsincp+Ygxcoscp
正弦信號分別送到乘法器(1)和乘法器(3)與輸入信號Xg、 Yg進行乘 法運算；餘弦信號分別送到乘法器(2)和乘法器(4)中與輸入信號Xg、 Yg 進行乘法運算。乘法器(1)與乘法器(4)的輸出信號送入加法器(2)，由 加法器(2)計算後輸出後臺體坐標軸的Y軸投影信號Yp;乘法器(2)與乘 法器(3)的輸出信號送入加法器(1)，由加法器(1)計算後輸出後臺體坐 標軸的Y軸投影信號Xp。這樣即可將輸入信號分別投影到導航系統的臺體坐 標軸上去，得到兩個正交方向上的分量，供給後級電路使用，從而實現坐標 轉換的功能。
本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型 並不限於具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用 新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本實用新型保護的範圍。
權利要求1.一種陀螺儀坐標轉換器，其特徵在於該陀螺儀坐標轉換器由正餘弦發生器、正弦D/A轉換器、餘弦D/A轉換器、乘法器(1)、乘法器(2)、乘法器(3)、乘法器(4)、加法器(1)和加法器(2)構成，陀螺儀坐標軸與臺體坐標軸的夾角值連接到正餘弦發生器的輸入端，正餘弦發生器的兩個輸出端分別連接到正弦D/A轉換器和餘弦D/A轉換器的輸入端，正弦D/A轉換器的輸出端分別連接到乘法器(1)和乘法器(3)的第一個輸入端，餘弦D/A轉換器的輸出端分別連接到乘法器(2)和乘法器(4)的第一個輸入端，乘法器(1)和乘法器(2)的第二個輸入端分別與陀螺儀的X軸分量相連接，乘法器(3)和乘法器(4)的第二個輸入端分別與陀螺儀的Y軸分量相連接，乘法器(2)的輸出端和乘法器(3)的輸出端分別連接到加法器(1)的兩個輸入端，加法器(1)的輸出端輸出臺體坐標軸的X軸分量，乘法器(1)的輸出端與乘法器(4)的輸出端分別連接到加法器(2)的兩個輸入端，加法器(2)的輸出端輸出臺體坐標軸的Y軸分量。
2. 根據權利要求1所述的陀螺儀坐標轉換器，其特徵在於所述的所有 的乘法器均為模擬乘法器，所有的加法器均為模擬加法器。
3. 根據權利要求1或2所述的陀螺儀坐標轉換器，其特徵在於所述的 正餘弦發生器由C8051F040晶片構成，所述的正弦D/A轉換器及餘弦D/A轉 換器均為AD0832晶片，所述的乘法器(1)、乘法器(2)、乘法器(3)及乘 法器(4)均為AD633晶片，所述的加法器(1)及加法器(2)均為0P77芯 片。
專利摘要本實用新型為慣性導航領域中的陀螺儀坐標轉換器，其技術特點是該陀螺儀坐標轉換器由正餘弦發生器、正弦D/A轉換器、餘弦D/A轉換器、四個乘法器和兩個加法器構成，正餘弦發生器的輸出端分別與正弦D/A轉換器和餘弦D/A轉換器的輸入端相連接，正弦D/A轉換器及餘弦D/A轉換器的輸出端、陀螺儀的X軸分量、Y軸分量與四個乘法器相連接，分別進行正弦信號、餘弦信號與陀螺儀的X軸分量、Y軸分量的乘法計算，兩對乘法器的輸出端分別連接兩個加法器進行加法計算後分別輸出臺體的X軸分量、臺體的Y軸分量。本實用新型設計合理，具有精度高、抗幹擾能力強、體積小、重量輕的特點，該陀螺儀坐標轉換器可廣泛應用於平臺式慣性導航系統中。
文檔編號G01C19/00GK201138207SQ20072009944
公開日2008年10月22日 申請日期2007年12月27日 優先權日2007年12月27日
發明者張靈妍, 中 李, 曄 楊, 軍 潘 申請人:中國船舶重工集團公司第七○七研究所