[發明專利]一種多儀表混合冗余慣性測量單元

在審

• 申請號: 202011262120.0
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112595315A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 郭建剛;黃世濤;杜少軍;張宇浩
• 申請（專利權）人: 北京航天時代激光導航技術有限責任公司
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

本發明涉及一種多儀表混合冗余慣性測量單元，包括本體和安裝在本體上的5只陀螺；其中，鋁合金本體提供五個陀螺安裝基準面，每個基準面安裝一個陀螺，分別記為第一陀螺安裝基準面GX、第二陀螺安裝基準面GY、第三陀螺安裝基準面GZ、第四陀螺安裝基準面GS、第五陀螺安裝基準面GT，其中第一陀螺安裝基準面GX、第二陀螺安裝基準面GY、第三陀螺安裝基準面GZ相互正交，設有70型一體化激光陀螺和98型光纖陀螺兼容的機械接口和電氣接口，用于安裝70型激光陀螺或98型光纖陀螺；第四陀螺安裝基準面GS、第五陀螺安裝基準面GT上設有70型和50型機抖式激光陀螺兼容的機械接口和電氣接口，用于安裝70型或者50型機抖式激光陀螺。

技術領域

本發明涉及一種光學陀螺捷聯慣性導航系統的慣性測量單元(InertialMeasurement Unit，IMU)，尤其是涉及多型激光陀螺和光纖陀螺混合可選搭配的多表冗余IMU，屬于慣性導航技術領域。

背景技術

基于光學陀螺的捷聯慣性導航系統作為控制系統主要設備之一，具有結構簡單，工作壽命長，力學環境適應性強，可靠性更高等特點，目前已成為航天運載火箭、航空器、衛星等航天器的核心制導控制設備。光學陀螺目前工程常用的主要有機抖式激光陀螺和光纖陀螺兩種，其中激光陀螺動態精度更高，可以滿足中高精度的應用需求；光纖陀螺動態精度略低，一般應用于中低精度場合，但光纖陀螺在重量和成本方面有較大的優勢。多表冗余設計通過采用慣性儀表冗余來提高捷聯慣導系統可靠性，與采用多套系統備份的系統冗余相比，具有相同儀表數量下可靠性更高、硬件成本相對更低，且可通過數據融合技術提高系統精度等優點，是捷聯慣導系統可靠性設計的一種常用手段。

隨著航空航天技術的發展，以及民用航天應用和需求的興起，一方面對捷聯慣導系統的要求越來越多樣化，另一方面由于成本的限制，對捷聯慣導系統的通用性要求也越來越高。目前在新一代火箭研發中，為適應不同發射任務對火箭運載能力的不同需求，主要通過提高控制系統的通用性來降低火箭設計和制造成本。而對于控制系統而言，由于不同發射任務對入軌精度和發射成本的要求不同，為提高同一運載火箭可承接的發射任務范圍，對控制系統的任務多樣性也提出了更高的要求。綜上，傳統的單一儀表類型和規格的IMU設計已難以滿足目前控制系統對慣導設備任務多樣性和通用性的要求。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種多儀表混合冗余慣性測量單元，用于根據任務需求靈活選擇不同類型和精度儀表實現光學陀螺捷聯慣性導航系統，提供實現慣導設備以及控制系統通用化，提高控制系統任務多樣性、降低設計和使用成本的一種途徑。

本發明解決技術的方案是：一種多儀表混合冗余慣性測量單元，該測量單元包括本體和安裝在本體上的5只陀螺；

其中，鋁合金本體提供五個陀螺安裝基準面，每個基準面安裝一個陀螺，分別記為第一陀螺安裝基準面GX、第二陀螺安裝基準面GY、第三陀螺安裝基準面GZ、第四陀螺安裝基準面GS、第五陀螺安裝基準面GT，其中第一陀螺安裝基準面GX、第二陀螺安裝基準面GY、第三陀螺安裝基準面GZ相互正交，設有70型一體化激光陀螺和98型光纖陀螺兼容的機械接口和電氣接口，用于安裝70型激光陀螺或98型光纖陀螺；第四陀螺安裝基準面GS、第五陀螺安裝基準面GT上設有70型和50型機抖式激光陀螺兼容的機械接口和電氣接口，用于安裝70型或者50型機抖式激光陀螺。

當安裝在第四陀螺安裝基準面GS、第五陀螺安裝基準面GT的陀螺均為50型一體化激光陀螺時，50型一體化激光陀螺的抖動頻率在500Hz-580Hz之間，且頻率差不低于20Hz。

當安裝在第一陀螺安裝基準面GX、第二陀螺安裝基準面GY、第三陀螺安裝基準面GZ均為70型一體化激光陀螺時，兩只70型一體化激光陀螺的抖動頻率在350Hz-450Hz之間，且頻率差不低于20Hz。

所述陀螺安裝基準面平面度不低于0.01mm，正交的安裝基準面間的垂直度不低于0.02mm。