[發(fā)明專利]一種模塊化光纖陀螺羅經(jīng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310241632.2
• 申請(qǐng)日: 2013-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN103335643A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王愛民;李亮;王勇剛;楊雙俊;王紅平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北三江航天紅峰控制有限公司
• 主分類號(hào): G01C19/72
• 分類號(hào): G01C19/72
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖陀螺尋北儀領(lǐng)域，具體涉及一種光纖陀螺羅經(jīng)。

背景技術(shù)

光纖陀螺羅經(jīng)是陀螺尋北儀的一種，但與擺式陀螺羅經(jīng)不同，它沒有復(fù)雜的框架和調(diào)平機(jī)構(gòu)，因而不但造價(jià)低，而且適應(yīng)性強(qiáng)。光纖陀螺羅經(jīng)在靜態(tài)環(huán)境能夠輸出所在地理位置上的尋北方位角，在也能動(dòng)態(tài)輸出載體的實(shí)時(shí)變化姿態(tài)角。

目前，常用的光纖陀螺羅經(jīng)一般為固體羅經(jīng)，其在空間上的Ｘ、Y和Z坐標(biāo)軸上分別安裝了3個(gè)光纖陀螺和3個(gè)石英加速度計(jì)，這種固態(tài)羅經(jīng)由于不能轉(zhuǎn)動(dòng)，為了達(dá)到尋北精度，其對(duì)光纖陀螺和石英加速度計(jì)的精度要求很高，而且對(duì)光纖陀螺和石英加速度的安裝要求以及在測(cè)量之前的標(biāo)定精度也很苛刻，通常難以滿足尋北精度的要求。

CN2881548A公開了一種光纖陀螺快速尋北儀，其包括精密機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)和慣性測(cè)量裝置，其中慣性測(cè)量裝置包括一個(gè)光纖陀螺和一個(gè)石英加速度計(jì)作為傳感器，并配有旋轉(zhuǎn)支架。該尋北儀采用了模塊化、積木式結(jié)構(gòu)，并利用轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)帶動(dòng)光纖陀螺和傳感器在不同方位的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行尋北。但是，由于這種尋北儀只配置一個(gè)光纖陀螺和一個(gè)石英加速度計(jì)，需要到轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)位置上采集數(shù)據(jù)，尋北時(shí)間要長(zhǎng)一倍以上，另外，這種尋北儀測(cè)量時(shí)，獲取的空間重力加速度和空間角速度不全面，在傾斜角度較大的情況下其尋北精度會(huì)變差，且尋北時(shí)必須處于靜止?fàn)顟B(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種光纖陀螺羅經(jīng)，其目的在于通過采用模塊化配置方式，在空間三個(gè)測(cè)量方向可選擇地配置光纖陀螺和石英加速度計(jì)并相應(yīng)提供對(duì)應(yīng)的測(cè)量手段，具有造價(jià)低、尋北速度快的優(yōu)勢(shì)，而且降低了對(duì)光纖陀螺和石英加速度計(jì)的精度要求，由此解決目前尋北儀尋北時(shí)間長(zhǎng)、獲取的空間重力加速度和空間角速度不全面以及不能同時(shí)顧及的問題，其尋北精度大大提高。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的具體技術(shù)方案如下：

一種光纖陀螺羅經(jīng)，包括外殼和容置在外殼內(nèi)的慣組、轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)和底座，其中，所述轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述底座上，所述慣組安裝在轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)托盤上，以帶動(dòng)所述慣組在各測(cè)量方位之間的轉(zhuǎn)動(dòng)以及在測(cè)量方位上鎖定；其特征在于，

所述慣組包括至少一個(gè)用于感知外部角加速度的光纖陀螺和至少兩個(gè)用于感知加速度的加速度計(jì)，且空間坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸方位的每個(gè)坐標(biāo)軸方位上的光纖陀螺不多于一個(gè)，每個(gè)坐標(biāo)軸方位上的加速度計(jì)不多于一個(gè)；

通過所述轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)控制所述慣組在各測(cè)量方位之間轉(zhuǎn)動(dòng)并在轉(zhuǎn)動(dòng)到位后鎖定以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算后即可獲得測(cè)量結(jié)果。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述光纖陀螺和加速度計(jì)均為三個(gè)，所述空間坐標(biāo)系的每個(gè)坐標(biāo)軸方位上均設(shè)置有一個(gè)所述光纖陀螺和加速度計(jì)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)回零位并鎖定在0°位置上，慣組進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，之后轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到180°位置上并鎖定，慣組再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)上述采集結(jié)果和輸入的緯度、經(jīng)度和海拔參數(shù)，經(jīng)自對(duì)準(zhǔn)解算和動(dòng)態(tài)羅經(jīng)解算即可獲得測(cè)量結(jié)果。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述光纖陀螺羅經(jīng)即可實(shí)時(shí)輸出航向角、俯仰角、橫滾角、北向速度、東向速度、天向速度以及經(jīng)度、緯度和海拔。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述光纖陀螺為兩個(gè)，分別設(shè)置在所述空間坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸方位的兩個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直的方位上，所述加速度計(jì)為三個(gè)，分別設(shè)置在空間坐標(biāo)系的各坐標(biāo)軸方位上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，保持靜止?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)回零位并鎖定在0°位置上，慣組靜止進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；之后轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到180°位置上并鎖定，慣組再靜止進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所述數(shù)據(jù)經(jīng)尋北解算即可得到尋北結(jié)果。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述尋北結(jié)果包括航向角、俯仰角、橫滾角以及當(dāng)?shù)刂亓铀俣?、緯度的?jì)算值。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述光纖陀螺為一個(gè)，設(shè)置在任一與轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直的坐標(biāo)軸方位上，所述加速度計(jì)為兩個(gè)，其中一個(gè)對(duì)應(yīng)設(shè)置在光纖陀螺所在坐標(biāo)軸方位上，另一個(gè)設(shè)置在與轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的方向上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，首先保持靜止?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)回零位并鎖定在0°位置上，慣組靜止進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；而后轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到90°位置上并鎖定，慣組靜止進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；之后轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到180°位置上并鎖定，慣組靜止進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；最后轉(zhuǎn)位控制機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到270°位置上并鎖定，慣組靜止進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；完成上述過程后，尋北儀就敏感到了轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)的角速度信息，以及三維空間的加速度信息；利用上述數(shù)據(jù)進(jìn)行尋北計(jì)算即可得到尋北結(jié)果。