[發明專利]一種用于慣性導航系統的轉位定位機構

在審

• 申請號: 201711422218.6
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108151740A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 葛振捷;卜凡偉
• 申請（專利權）人: 重慶華渝電氣集團有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明公開了一種用于慣性導航系統的轉位定位機構，包括轉位控制器、臺體、旋轉變壓器、力矩電機、定位盤以及電磁鎖，所述電磁鎖包括鎖體與鎖芯；定位盤為齒形角為α的漸開線圓柱齒輪；鎖芯的鎖頭包括從前端到后端方向同軸線的第一圓臺段、第二圓臺段以及圓柱段；第一圓臺段的大底面與第二圓臺段的小底面直徑相等并相連；第二圓臺段的大底面與圓柱段的直徑相等并與圓柱段的一個底面相連；由第二圓臺段所延伸出的圓錐的頂角為鎖頭夾角β，β＝2α；所述轉位控制器能夠在臺體到達目標角度后控制伸縮機構帶動鎖芯從鎖體內伸出，從而使得鎖芯的鎖頭卡入定位盤的齒槽中。本發明能夠在定位過程中校正定位盤因慣性導致的角度偏差，提高定位精度。

技術領域

本發明涉及一種用于慣性導航系統的轉位定位機構。

背景技術

慣性導航系統(INS,簡稱慣導)是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統。慣導的基本工作原理是以牛頓力學定律為基礎，利用慣性元件(陀螺和加速度計)測量出運載體的加速度，將它對時間進行積分，且把它變化到導航坐標系中，就能夠得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置等信息。

由于加速度計和陀螺都有一定的零偏以及標度因素不穩定性，因而其測量值都是有誤差的，為了提高慣性器件的精度，常常將陀螺和加速度計安裝在轉位定位機構的臺體上，現有技術中的轉位定位機構如圖1所示，定位盤通過軸(2)與力矩電機(5)動力連接，轉位定位機構的一個完整轉位過程如下：轉位控制模塊收到服務器發送的轉位指令后，首先控制電磁鎖(6)解鎖，然后控制力矩電機(5)帶動臺體(1)繞軸線3轉動，當臺體(1)轉動到目標角度，轉位控制模塊控制電磁鎖(6)鎖住與臺體(1)同步轉動的定位盤(4)，從而將臺體(1)鎖定在目標位置，確保臺體(1)在該位置時不會晃動，保證了陀螺和加速度計在該位置采集信號的準確性。某些高級的轉位定位機構中還設有旋轉變壓器(7)，利用旋轉變壓器(7)能實時測量出臺體的角度位置。

但是，由于慣性作用，定位盤(4)轉動到目標角度后還會繼續旋轉微小的角度，這樣就造成了偏差，從而使得陀螺和加速度計采集數據的精度降低。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種用于慣性導航系統的轉位定位機構，解決現有技術中由于慣性作用導致精度降低的技術問題，能夠在定位過程中校正定位盤因慣性導致的角度偏差，提高定位精度。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：一種用于慣性導航系統的轉位定位機構，包括轉位控制器、臺體、旋轉變壓器、力矩電機、定位盤以及電磁鎖，所述電磁鎖包括鎖體與鎖芯，鎖芯通過伸縮機構連接在鎖體內，鎖芯能夠在伸縮機構的帶動下沿鎖體的軸線滑動；鎖體軸線垂直于定位盤的軸線；所述定位盤為齒形角為α的漸開線圓柱齒輪；所述鎖芯的鎖頭包括從前端到后端方向同軸線的第一圓臺段、第二圓臺段以及圓柱段；第一圓臺段的大底面與第二圓臺段的小底面直徑相等并相連；第二圓臺段的大底面與圓柱段的直徑相等并與圓柱段的一個底面相連；由第二圓臺段所延伸出的圓錐的頂角為鎖頭夾角β；所述鎖頭夾角β與定位盤的齒形角α滿足以下關系：β＝2α；所述轉位控制器能夠在臺體到達目標角度后控制伸縮機構帶動鎖芯從鎖體內伸出，從而使得鎖芯的鎖頭卡入定位盤的齒槽中。

優選的，所述齒形角α＝20°，鎖頭夾角β＝40°。

優選的，所述定位盤的齒數為24。

優選的，所述鎖頭進入齒槽的最大深度為齒槽深度的2/3。

優選的，還包括用于實時檢測臺體角度位置的旋轉變壓器；轉位控制器中配置有電磁鎖故障檢測模塊，用于接收旋轉變壓器輸入的臺體角度位置信息，并解析出臺體轉動角度，將臺體轉動角度與預設閾值進行比較，若超過預設值則做出電磁鎖故障的判斷，若未超過預設值則做出電磁鎖正常的判斷。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：