[發(fā)明專(zhuān)利]一種可設(shè)定初始航向的水下MEMS航向陀螺

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711293421.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108106615B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田新興;李海龍;王薇薇;田杜養(yǎng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中船重工西安東儀科工集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01C21/18
• 分類(lèi)號(hào): G01C21/18;G01C21/20
• 代理公司: 西安吉盛專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 趙嬌

本發(fā)明涉及一種可設(shè)定初始航向的水下MEMS航向陀螺，其特征是：至少包括供電模塊、信號(hào)采集處理電路板、初始航向設(shè)置開(kāi)關(guān)、輸出匹配模塊；供電模塊、信號(hào)采集處理電路板、初始航向設(shè)置開(kāi)關(guān)、輸出匹配模塊固定在環(huán)狀安裝基座內(nèi)或上。本發(fā)明可滿足某些較短航程水下航向載體對(duì)發(fā)射入水到水下航行過(guò)程中控制系統(tǒng)對(duì)偏航角測(cè)量的實(shí)際需求。具有低功耗傳感，啟動(dòng)快、耐沖擊和體積小等優(yōu)點(diǎn)。在航向陀螺滿足較短航程水下航行載體時(shí)降低了成本，滿足水下航行載體航向測(cè)量和控制的需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水下MEMS航向陀螺技術(shù)，特別是一種可設(shè)定初始航向的水下MEMS航向陀螺。

背景技術(shù)

MEMS傳感器是采用類(lèi)似于集成電路加工工藝制造的微機(jī)電傳感器，?MEMS角速率陀螺儀和線加速度計(jì)是常見(jiàn)的慣性測(cè)量傳感器，主要用于載體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的敏感測(cè)量。MEMS傳感器是全固態(tài)和低功耗傳感器，具有啟動(dòng)快、耐沖擊和體積小等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)的水下航行載體所用的航向陀螺是雙自由度方位狀態(tài)的機(jī)械框架陀螺儀。機(jī)械航向陀螺結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多且加工精度普遍要求高，陀螺工作時(shí)需要外供專(zhuān)用交流陀螺電機(jī)電源。在生產(chǎn)過(guò)程中暴露出部分零部件加工難度大和制造成本高等不足，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)功耗大、操作復(fù)雜和易出現(xiàn)倒框故障等不足之處。工作時(shí)需要電爆管爆炸觸發(fā)發(fā)條機(jī)構(gòu)推動(dòng)陀螺高速啟動(dòng)，測(cè)試試驗(yàn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可設(shè)定初始航向的水下MEMS航向陀螺，它是一種適用于水下航行載體的采用MEMS慣性傳感器的航向陀螺，以便在航向陀螺滿足較短航程水下航行載體時(shí)，優(yōu)化產(chǎn)品性能，降低成本，更好地滿足水下航行載體航向測(cè)量和控制的需要。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種可設(shè)定初始航向的水下MEMS航向陀螺，其特征是：至少包括供電模塊、信號(hào)采集處理電路板、初始航向設(shè)置開(kāi)關(guān)、輸出匹配模塊；供電模塊、信號(hào)采集處理電路板、初始航向設(shè)置開(kāi)關(guān)、輸出匹配模塊固定在環(huán)狀安裝基座內(nèi)或上，所述的信號(hào)采集處理電路板包括角速率陀螺、加速度計(jì)、微處理器、CAN通訊接口；信號(hào)采集處理電路板的角速率陀螺和加速度計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量載體的角速率及加速度信號(hào)；信號(hào)采集處理電路板的微處理器通過(guò)IO端口與初始航向設(shè)置開(kāi)關(guān)電連接，讀取初始航向設(shè)置開(kāi)關(guān)的編碼，獲得航向角設(shè)定值；信號(hào)采集處理電路板的微處理器通過(guò)SPI總線接口與角速率陀螺、加速度計(jì)電連接，實(shí)現(xiàn)角速率及加速度信號(hào)的讀取和解碼處理；信號(hào)采集處理電路板的微處理器通過(guò)譯碼器與輸出匹配模塊電連接，給出輸出匹配模塊的控制編碼；信號(hào)采集處理電路板通過(guò)CAN通訊接口輸出航向角；信號(hào)采集處理電路板電源端通過(guò)開(kāi)關(guān)與供電模塊的電源輸出電連接。

所述的供電模塊包括電池、耦合線圈、啟動(dòng)供電鎖定電路、電源選通電路、整流橋堆、穩(wěn)壓電源模塊、三端穩(wěn)壓器；所述的三端穩(wěn)壓器輸出經(jīng)穩(wěn)壓電源模塊后與外供電源選通電路入口電連接，由外供電源選通電路出口供給三端穩(wěn)壓器的輸入端，三端穩(wěn)壓器的輸出端供給信號(hào)采集處理電路板；所述的耦合線圈與啟動(dòng)供電鎖定電路的第一繼電器電連接，第一繼電器與啟動(dòng)供電鎖定電路的第二繼電器電連接，第二繼電器一個(gè)電極端與外供電源選通電路電連接，第二繼電器與電池輸出端電連接。

所述的電池選用3.6V微型鋰電池，耦合線圈是高頻100KHz互感線圈，啟動(dòng)供電鎖定電路是由第一繼電器和第二繼電器組成，第一繼電器和第二繼電器相同為FTR-BG3雙路信號(hào)繼電器，電源選通電路主要由2只肖特基二極管IN5819組成，整流橋堆選用MB2S貼片整流電路，穩(wěn)壓電源模塊選用24S05-1W、三端穩(wěn)壓器選用78D33。

所述的耦合線圈與第一繼電器電連接，外部27V脈沖發(fā)射信號(hào)經(jīng)耦合線圈后驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)供電鎖定電路的第一繼電器工作，使供電鎖定電路的第一繼電器閉合；第一繼電器閉合后，第一繼電器的1路觸點(diǎn)將電鎖定電路的第二繼電器閉合，第一繼電器另一路觸點(diǎn)將耦合線圈輸入級(jí)斷開(kāi)，第二繼電器的1路觸點(diǎn)將電池接入電路，第二繼電器另一路觸點(diǎn)將自身的線圈鎖定，電池穩(wěn)定給航向陀螺供電。

所述初始航向設(shè)置開(kāi)關(guān)用于發(fā)射前手動(dòng)設(shè)置初始航向角，是8位狀態(tài)開(kāi)關(guān)。