[發(fā)明專利]一種六冗余型光纖陀螺IMU臺體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310315129.7
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103389085A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 張春熹;宋來亮;晁代宏;趙新強
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G01C21/18
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發(fā)明涉及一種六冗余型光纖陀螺慣性測量組合（Inertial?Measurement?Unit，以下簡稱IMU）臺體，尤其是指一種用于高精度、高可靠性的冗余光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)、采用正十二面體構型的冗余IMU臺體，屬于慣導系統(tǒng)機械結構技術領域。

背景技術

慣性導航系統(tǒng)依靠自身的慣性敏感元件進行導航，不依賴任何外界信息測量導航參數(shù)，因此它不受天然的或人為的干擾，具有很好的隱蔽性，是一種完全自主式的導航系統(tǒng)。近代各種導彈、衛(wèi)星、飛船等載體對慣導系統(tǒng)的可靠性和精度提出了越來越高的要求，因為它不僅直接反映了慣導系統(tǒng)本身的質量指標，而且直接關系到載體執(zhí)行任務過程的成敗。提高慣導系統(tǒng)的可靠性和精度主要有兩種辦法：一是提高單個儀表的可靠性和精度，這對慣性儀表的加工工藝及各項技術指標提出了更高的要求，實現(xiàn)起來成本較高；另一種方法是采用冗余方案來提高系統(tǒng)可靠性和精度，這是一種比較理想的方法，實現(xiàn)起來也相對容易。

冗余系統(tǒng)按冗余方式可分為系統(tǒng)級冗余和器件級冗余。系統(tǒng)級冗余是對整個慣組的冗余，主要應用于平臺慣導系統(tǒng)；器件級冗余是對單個儀表的冗余，主要針對結構比較靈活的捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，實現(xiàn)起來比較容易，可靠性比較高。相對于平臺慣導系統(tǒng)，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)由于取消了許多機器零件，冗余時只需對單個慣性儀表進行冗余，而不需要對整個系統(tǒng)進行冗余。同時，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)相對平臺系統(tǒng)在重量、體積、成本和可靠性等方面的較大優(yōu)勢，利用多個慣性儀表組成冗余系統(tǒng)提高捷聯(lián)慣導系統(tǒng)精度和可靠性，從而使其在更多場合獲得應用非常有意義。光纖陀螺儀是一種基于薩格奈克效應、用于感知載體角位移和角速度的敏感元件，和傳統(tǒng)的機械陀螺相比，具有工作壽命長、分辨率高、響應時間短、功耗低等優(yōu)點，在實際應用中具有極大的設計靈活性，已成為新一代理想慣性器件，目前已發(fā)展成為慣性技術領域具有劃時代特征的新型主流儀表，未來的慣性設備領域中將占據(jù)重要地位。可以預見，在對精度和可靠性要求比較高的場合，冗余型光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)將占據(jù)重要地位。

目前國內光纖陀螺及石英撓性加速度計性能主要受力學及溫度環(huán)境影響。在光纖陀螺的五大光學器件中，光纖環(huán)受溫度及力學環(huán)境影響引起的各類誤差是光纖陀螺的主要誤差源，溫度性能主要應通過改進光纖及繞環(huán)膠等材料的溫度特性來解決，而力學性能主要受光纖陀螺骨架及IMU臺體力學性能的影響。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種六冗余型光纖陀螺IMU臺體，以應用于高精度、高可靠性的冗余捷聯(lián)慣導系統(tǒng)。

本發(fā)明是一種六冗余型光纖陀螺IMU臺體，該臺體采用一體成型技術，為正十二面體結構，正十二面體的每個面均為正五邊形。正十二面體在結構上具有高度的對稱性及穩(wěn)定性，結構很難被破壞。為了減小系統(tǒng)的重量，將正十二面體設計為空心結構，以六個陀螺面為引導面將正十二面體內部鏜空，實現(xiàn)了臺體的輕量化和高鋼度。

本六冗余型光纖陀螺IMU臺體包括光纖陀螺敏感環(huán)安裝位、加速度計安裝位、與系統(tǒng)底座連接固定的安裝體。

其中，光纖陀螺敏感環(huán)安裝位包括A向光纖陀螺敏感環(huán)安裝位、B向光纖陀螺敏感環(huán)安裝位、C向光纖陀螺敏感環(huán)安裝位、D向光纖陀螺敏感環(huán)安裝位、E向光纖陀螺敏感環(huán)安裝位、F向光纖陀螺敏感環(huán)安裝位；加速度計安裝位包括：A向加速度計安裝位、B向加速度計安裝位、C向加速度計安裝位、D向加速度計安裝位、E向加速度計安裝位、F向加速度計安裝位。所述的A向、B向、C向、D向、E向、F向光纖陀螺敏感環(huán)安裝位分別位于正十二面體臺體的正A向外側面、正B向外側面、正C向外側面、正D向外側面、正E向外側面、正F向外側面，并在該光纖陀螺敏感環(huán)安裝位周邊設有圓孔以安放光纖陀螺敏感環(huán)；所述的A向、B向、C向、D向、E向、F向加速度計安裝位和光纖陀螺敏感環(huán)安裝位相對布置，位于正十二面體臺體的負A向外側面、負B向外側面、負C向外側面、負D向外側面、負E向外側面、負F向外側面，并在該加速度計安裝位周邊設有圓孔以安放加速度計。每個光纖陀螺敏感環(huán)安裝位邊緣有五個安裝孔用于固定光纖陀螺骨架，每個加速度計安裝位邊緣有六個安裝孔用于固定加速度計，安裝孔同時有預定的減重/配重作用。

與底座連接固定的安裝體有三個，即前側安裝體、后側安裝體和底側安裝體；本六冗余型光纖陀螺IMU臺體在前側兩個陀螺安裝面的交線處與后側兩個加速度計安裝面的交線處各伸出一個矩形狀安裝體，與系統(tǒng)底座伸出的凸臺相固定，本六冗余型光纖陀螺IMU臺體在底部兩個加速度計安裝面的交線處伸出一個矩形狀安裝體與系統(tǒng)底座相固定。每個矩形狀安裝體上設計兩個安裝孔，用于固定本六冗余型光纖陀螺IMU臺體。