[發明專利]一種光纖慣性測量組合裝置

有效

• 申請號: 201610005780.8
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105424039B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 高博;胡振林;陸俊清;劉源遠;呂江濤;袁慧錚;楊元俠;王安迪;戴世龍
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方放

本發明公開了一種光纖慣性測量組合結構，包括慣組骨架、光纖陀螺組件、加速度計、尾纖盤繞板和鎖緊壓塊。慣組骨架為球形結構，光纖陀螺組件包括三個環體組合和光源與信號處理組件，其中三個環體組合在慣組骨架內相互正交安裝；光源與信號處理組件通過尾纖盤繞板與各環體組合的光纖實現相連；三個加速度計相互正交地安裝在慣組骨架上。本發明在光纖陀螺具有充足設計空間以保證精度的基礎上，極大縮小了慣性測量組合設計自標定和自對準功能時的回轉體旋轉直徑，使高精度、自標定和自對準的小型化、低成本光纖慣性測量組合成為可能。

技術領域

本發明屬于慣性測量技術和慣性器件領域，具體涉及一種光纖慣性測量組合裝置。

背景技術

捷聯慣性測量組合(以下簡稱慣組)是加速度計和陀螺儀及必要信號處理部件的組合，用于測量運動載體(如車、船、飛機、航天器等)的加速度和角速度，完成制導與導航功能。隨著技術的發展，具備自標定、自對準功能的捷聯慣組(以下簡稱“雙自”慣組)成為研究的熱點。

自標定功能針對慣性器件本身參數隨時間不斷變化、必須定期拆下慣組在轉臺標定這一導致維護復雜的特性，通過與慣組配合安裝雙軸(或三軸)回轉機構，以特定的角速度和回轉路徑對慣組進行旋轉調制來實現免拆卸高效維護。自標定功能主要依賴于結構設計，將相互固聯的部件設計為敏感內核可雙軸回轉并可實現整機鎖緊的機構；自對準功能主要利用陀螺儀對地球自轉的敏感，通過在特定方位進行回轉解算出北向來實現定向。自對準功能同樣需要實現敏感內核繞至少一個軸回轉并可實現整機鎖緊的機構，自對準精度極大受制于陀螺儀的精度。

在高精度慣性測量(主要以陀螺精度達0.001°/h水平為標志)應用領域，“雙自”慣組面臨著關鍵性制約因素。當前高精度激光陀螺雖可滿足自對準精度1′左右或更高的要求，但高精度激光陀螺成本高、體積大，導致慣組產品笨重、昂貴；光纖陀螺成本低廉，但光纖陀螺精度與體積參數高度相關，0.001°/h精度的光纖陀螺尺寸顯著大于0.1°/h-0.01°/h的光纖陀螺，為產品的結構小型化設計帶來很大困難，導致慣組回轉內核過大，最終造成回轉機構和整機體積過大。成本一定的前提下精度與體積的巨大沖突問題，嚴重制約了產品設計與應用。

發明內容

針對現有技術的改進需求，本發明提供了一種光纖慣性測量組合裝置，通過巧妙的布局和組合，在應用高精度光纖陀螺、具備雙自慣組各項功能的基礎上顯著減小慣組回轉內核的體積，從根本上突破了低成本、高精度、小體積難以兼具的工程化應用關鍵性難題。

為實現本發明的技術目的，本發明提供一種光纖慣性測量組合裝置，包括慣組骨架、光纖尾纖盤繞板、三軸光纖陀螺部件、加速度計和鎖緊壓塊；

慣組骨架為一球形結構，在球的一個軸兩端分別設有一個圓柱形轉軸凸臺，用于慣組整體在回轉機構上安裝并確定一個回轉軸，與球上回轉軸正交的另一個軸兩端安裝鎖緊壓塊，用于慣組與回轉機構的鎖緊部件配合實現鎖緊；慣組骨架上端面設有光纖尾纖盤繞板；

慣組骨架內開設有環體組合安裝腔，環體組合安裝腔內加工有環體組合安裝面；

三軸光纖陀螺部件包括三個光纖陀螺環體和光源與信號處理組件，三個光纖陀螺環體按照由大到小依次為外環體組合、中環體組合和內環體組合，以環體組合安裝面作為安裝基準面，三個環體組合相互正交地安裝于合安裝腔內；光源與信號處理組件安裝于中環組合與慣組骨架之間的間隙內；

外環組合、中環組合、內環組合的光纖尾纖均從各自表面甩出，將距離光源與信號處理組件最近的中環組合作為中轉，將外環組合、內環組合的光纖尾纖首先匯合到中環體組合，再一并經尾纖盤繞板引入光源與信號處理組件；

加速度計的數量為三個，相互爭正交地且與三個環體組合分區地安裝在慣組骨架上；