[實用新型]無人機慣性導航單元的自動校準裝置

有效

• 申請號: 201720570597.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN206919900U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 王偉;秦漢;馬茜;石瑤瑤
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本實用新型涉及無人機的技術領域，尤其涉及無人機的慣性導航單元校準裝置的技術領域。

背景技術

在慣性導航系統中通常會使用到陀螺儀和加速度計。陀螺儀是慣性導航系統中常用的，主要用于測量角速度；加速度計是慣性導航系統中的另外一個重要成員，主要用于測定與重力加速度方向。傳統人為手動校準步驟繁瑣誤差較大還需經過復雜函數運算，耗時耗力。

發明內容

本實用新型目的是提供一種結構簡單，操作方便，降低校準過程中的誤差，排除人為手動校準中各方面因素的干擾，簡化了操作過程的無人機慣性導航單元的自動校準裝置。

一種無人機慣性導航單元的自動校準裝置，包括與計算機軟件上位機通信的編碼器，編碼器的輸出端與步進電機相連；所述步進電機通過彈性聯軸節與蝸桿連接；所述蝸桿旋轉控制帶動渦輪旋轉；所述渦輪上方搭建旋轉平臺；所示旋轉平臺內嵌固定夾具；計算機軟件上位機通過通信適配器將校準系數傳輸至慣性導航單元的存儲器中。

所述計算機軟件上位機設置位移量，通過編碼器發送信號給步進電機帶動旋轉平臺旋轉相應角度。

所述渦輪與旋轉平臺同軸設置。

所述旋轉平臺外圈加裝用于初始定位和讀數的刻度圈。

本實用新型的步進電機和蝸桿通過高品質彈性聯軸節連接，傳動同步，大大降低了偏心擾動且噪音小。

本實用新型的蝸輪蝸桿聯動結構精密，運動舒適，可以任意正向和反向旋轉且空回極小，可調整長期使用造成的空回間隙。

本實用新型的蝸輪上方水平搭建旋轉平臺，旋臺的中心與旋轉中心有嚴格的同軸度要求。

本實用新型的轉臺外圈加裝刻度圈，方便初始定位和讀數。

本實用新型的固定夾具通過不同的排放方式滿足六個面慣性導航單元長寬高度，使得慣性導航單元的XYZ軸都可以無縫內嵌固定在夾具內。

本實用新型的通信適配器包括串口，CAN等通信方式。

本實用新型的校準上位機可設定所需旋轉角度，顯示界面包括慣性導航單元加速度計、陀螺儀、角度數據信息，并且有圖形顯示界面，畫出各類數據的實時波形曲線圖，校準界面可選擇加速度或者陀螺儀校準，并且顯示所有得到校準系數。

本實用新型的校準上位機可通過選擇校準加速度計或者陀螺儀，完成對加速度計、陀螺儀XYZ軸的零偏常值分量以及比例因子的校準。

本實用新型旨在有效的降低校準過程中的誤差，排除人為手動校準中各方面因素的干擾，簡化了操作過程。夾具可以精確無縫固定慣性導航單元的各個面，非常方便慣性導航單元的拆裝；慣性導航單元通過通信適配器直接與上位機通信，減少亢余線路。結構簡單，操作方便。

附圖說明

圖1為本實用新型自動校準裝置的結構框圖。

圖2為本實用新型自動校準裝置整體結構示意圖。

圖3為本實用新型自動校準方法的操作流程示意圖

圖4為本實用新型中加速度校準后，將傳感器在X軸方向正反分別水平放置，校準上位機顯示加速度實時數據。

圖5為本實用新型中陀螺儀校準后，將傳感器X軸通過旋轉轉臺分別旋轉90°、180°、270°、360°，通過觀察上位機實時顯示的X陀螺儀數據波形圖。

其中：1、計算機軟件上位機；2、慣性導航單元；3、通信適配器；4、編碼器；5、步進電機；6、蝸桿；7、內置渦輪；8、刻度圈；9、慣性導航單元夾具；10、RS232轉USB；11、編碼器顯示屏。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細描述：

如圖1

一種無人機慣性導航單元的自動校準裝置，包括與計算機軟件上位機1通信的編碼器4，編碼器4的輸出端與步進電機5相連；所述步進電機5通過彈性聯軸節與蝸桿6連接；所述蝸桿6旋轉控制帶動渦輪7旋轉；所述渦輪7上方搭建旋轉平臺；所示旋轉平臺內嵌固定夾具9；計算機軟件上位機1通過通信適配器3將校準系數傳輸至慣性導航單元2的存儲器中。

計算機軟件上位機1設置位移量，通過編碼器2發送信號給步進電機5帶動旋轉平臺旋轉相應角度。

渦輪7與旋轉平臺同軸設置。

旋轉平臺外圈加裝用于初始定位和讀數的刻度圈8。

基于本實用新型的無人機慣性導航單元自動校準裝置的校準方法，包括以下步驟：