[實用新型]捷聯式多位置陀螺羅盤

無效

• 申請號: 200720190744.X
• 申請日: 2007-12-12
• 公開（公告）號: CN201159646Y
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 郭喜慶;齊艷莉;劉偉;劉彬;林蔚然
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01C19/38
• 分類號: G01C19/38
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本實用新型涉及陀螺羅盤(尋北儀)，特別是一種在360°圓周內多位置轉停的高精度陀螺羅盤。

背景技術

在軍事應用領域(如導彈系統發射，炮兵陣地測量，為戰術戰略導彈機動發射初始定向等)和工程測量應用領域中(如礦山開巷道、鐵路修隧道、森林、城市交通建設等)，都存在著自主定向問題，陀螺尋北儀作為快速獲取精確方位信息的一種技術手段，對精確導航，提高工程測量的效率和精度是至關重要的。這一問題的關鍵有三個：一是自主方式尋北(最佳方式是不依賴外界，是信息的獨立保守系統)；二是定向時間快(機動發射導彈武器系統要求定向作業時間小于5分鐘)；三是定向精度高(機動發射導彈武器系統定向精度要求10～20″)。但目前國內自主定向研究開發的現狀與當前機動發射導彈武器的要求極其不相稱，有的已成為型號發展的“瓶頸”。

通常設計的尋北儀采用兩位置、三位置、四位置、連續旋轉等多種方案，但這些尋北方案沒有從機理上分析出陀螺精度、轉位數與尋北精度間的關系，測量精度相對比較低，對于現代的快速高精度自主定向尚存在一定困難。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服已有尋北方案的缺點，采用多位置測量和最小二乘估計實現高精度的自主尋北。本實用新型的技術方案具有獨創性。

為達到上述目的，本實用新型的技術解決方案是：

一種捷聯式多位置陀螺羅盤，包括專用支架、精調平和粗調平機構、陀螺羅盤，是通過測量地球自轉角速率分量實現尋北的尋北系統，用于為其它設備提供北向參考；其中，

專用支架下端設有粗調平機構，上端設有精調平機構，精調平機構上方與陀螺羅盤相連；

精調平機構的帶有機械和電限位的精密轉臺上平面，固接陀螺羅盤的精密軸系，精密軸系上端固接慣性測量組件的陀螺組件，陀螺組件在精密軸系支承下旋轉，伺服控制電路驅動精密軸系在360°圓周內的多個位置轉動和定位；

數據解算系統，包括數據采集電路及尋北算法；

各部件按常規連接固定。

所述的陀螺羅盤，其所述精密軸系，包括精密軸承、力矩電機和軸角編碼器，各部件按常規連接固定；力矩電機、軸角編碼器分別與伺服控制電路電連接，伺服控制電路控制力矩電機和軸角編碼器，實現軸系的快速轉位和角位置精密測量。

所述的陀螺羅盤，其所述慣性測量組件包括陀螺組件、水準儀、光學基準、外罩組件，各部件按常規連接固定；其中，

陀螺組件：包括動調陀螺、陀螺座和溫控罩，當轉臺鎖定時，陀螺組件用于敏感地球的自轉角速率分量；

水準儀：包括相互正交的第一水準儀和第二水準儀，用于調整陀螺組件工作平面的水平；

光學基準：包括棱鏡座和直角棱鏡，用于實現將解算出的大地方位通過經緯儀向被標定設備傳遞；

外罩組件：包括外罩和顯示面板，顯示面板和控制鍵設于外罩上，顯示面板用于溫控信息和方位信息的輸出、顯示。

所述的陀螺羅盤，其所述數據采集電路：當轉臺鎖定時，用于采集陀螺數據，對尋北算法的實現提供硬件電路保證；

尋北算法：轉臺在圓周內多個位置進行鎖定，數據采集電路采集轉臺鎖定時陀螺數據；尋北算法將這些多位置數據進行最小二乘擬合，估計出地球自轉角速度北向分量在測量坐標系上的投影，從而解算出北向角度。

所述的陀螺羅盤，其所述多個位置，至少五個位置。

所述的陀螺羅盤，其所述精調平機構，調平精度≥10″。

本實用新型從提高尋北精度與易于工程實現的角度出發，創造性的提出了基于多位置測量和最小二乘估計的高精度、多位置、自主尋北系統方案，可以大幅提高尋北精度，滿足工程測量及軍事應用等多種領域的需要。

本實用新型的優越性：

1、采用多位置測量和最小二乘擬合技術，有效提高了陀螺羅盤的尋北精度；

2、轉動慣量小，配合精度高，實現快速、連續、自主尋北工作；

3、結構緊湊，體積小，重量輕，便于攜帶。

附圖說明

圖1是尋北矢量圖；

圖2是本實用新型捷聯式多位置陀螺羅盤系統工作過程示意圖；

圖3是本實用新型捷聯式多位置陀螺羅盤尋北儀外形結構圖；

圖4是本實用新型捷聯式多位置陀螺羅盤結構圖；

圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)是本實用新型捷聯式多位置陀螺羅盤慣測組件主視圖、右視圖、俯視圖；

圖6是本實用新型捷聯式多位置陀螺羅盤軸系結構圖；