[發明專利]一種傳感器斜置的慣性測量組件結構

有效

• 申請號: 201110266814.6
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102322860A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 陳江良;陳璞
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第六一八研究所
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于慣性導航技術領域，涉及一種傳感器斜置的慣性測量組件結構。

背景技術

捷聯慣導系統的慣性測量組件(IMU)包括三個陀螺和三個加速度計，用以敏感和測量載體的角運動和線運動，慣導系統通過對陀螺和加速度計的輸出信號進行解算，得到載體的姿態、速度、位置等導航信號。在很多應用場合，例如導彈、直升機或制導炸彈的慣導系統，對慣性測量組件的尺寸、重量和體積的要求非常苛刻，而且某些導彈的動態范圍非常高，需要選擇量程和載體動態范圍相同的傳感器。

如果慣性測量組件的結構按照傳統的方法進行設計：即三個陀螺和三個加速度計的敏感軸相互正交布置，和載體的坐標系(也是慣導系統的坐標系)完全重合，坐標系滿足右手定則。這樣的設計方法必然會造成慣性測量組件的質心和慣性測量組件的幾何中心嚴重偏移；慣性測量組件至少有40％的空間會被浪費或利用率不高，因而極易造成慣性測量組件的尺寸、空間和重量超出使用要求；必須選擇動態范圍和載體動態范圍相等的傳感器，嚴重地限制了傳感器的選擇范圍。

發明內容

本發明的目的是提出一種能夠充分利用有限空間的一種傳感器斜置的慣性測量組件結構。本發明的技術解決方案是：慣性測量組件結構包括一個六棱臺體的支架，三個陀螺和三個加速度計，將三個陀螺和三個加速度計等角度對稱的斜置安裝在慣性測量組件的支架上，將三個陀螺測量到的角速度ωgxωgyωgz,]]>通過一個轉換矩陣轉換到慣導系統的坐標系下；同理，將三個加速度計測量到的加速度faxfayfaz,]]>通過另外一個轉換矩陣轉換到慣導系統的坐標系下；其中，為陀螺坐標系到慣導坐標系的轉換矩陣，加速度計坐標系到慣導坐標系的轉換矩陣，實現對載體的角速度和加速度的測量；

(1)支架的結構

支架的安裝面為支架的底面，支架安裝面的法線與載體的最大動態輸入軸平行或重合，三個陀螺安裝面和三個加速度計安裝面分別繞支架安裝面的法線成軸對稱圓周均布，陀螺安裝面的法線與支架安裝面的法線之間的夾角為α，加速度計安裝面的法線與支架安裝面的法線之間的夾角為θ；

(2)陀螺安裝面的結構

陀螺安裝面的法線與安裝在其安裝面上的陀螺敏感軸重合，三個陀螺安裝面的法線和載體的最大動態輸入軸Z_b之間的夾角也均為α；慣導系統的坐標系的X、Y、Z軸分別為OX_b、OY_b、OZ_b；X、Y、Z陀螺的敏感軸分別為OX_g、OY_g、OZ_g；其中OY_g在支架底面的投影為OA，OA和OY_b共線；OX_g在支架底面的投影為OB，OB和OX_b之間的夾角為γ；X、Y、Z陀螺的敏感軸之間的夾角相等，定義任意兩者之間的夾角為β；

(2)加速度計安裝面的結構