[發明專利]一種自主式小型化定向設備及尋北方法

在審

• 申請號: 202110829861.0
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113483727A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 甘欣輝;樊璞;宋亮;萬韜;郭賀;趙長超;楊蘇文;王世祥;漢鑫;楊明明;童昕;崔恒洋;李朝陽;邱志文
• 申請（專利權）人: 江蘇無線電廠有限公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01C19/72;G01C17/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 吳庭祥

本發明提供一種自主式小型化定向設備及尋北方法，設備包括水平伺服機構、俯仰伺服機構、控制電路、操作面板、陀螺尋北組件、轉臺、轉動基座以及機械結構，水平、俯仰伺服機構相連接，機械結構上安裝觀測設備，水平、俯仰伺服機構分別實現觀測設備的水平、俯仰方向轉動調節；陀螺尋北組件位于轉臺內部，與轉臺一同旋轉，通過通信接口與主控板相連。尋北方法采用改進的分段式尋北方案，先進行四位置尋北，解算得到粗尋北值，然后根據四位置尋北的結果，使第二段兩位置尋北的初始位置停在陀螺尋北組件敏度最高的東西朝向再次進行尋北，得到的精尋北值與粗尋北值相結合，得到最終尋北值，采用分段式尋北可使尋北精度得到較大提升，降低尋北設備成本。

技術領域

本發明涉及尋北定向設備技術領域，具體涉及一種自主式小型化定向設備及尋北方法。

背景技術

目前常用的定向設備主要有磁定向設備(磁羅盤、電子羅盤)、陀螺經緯儀/全站儀、天文觀測經緯儀及衛星定向設備等。定向主要應用于測量領域，高精度的定向技術在軍事方面的應用主要有炮兵陣地以及導彈發射陣地測量；武器發射載體的快速方位測定；飛機、艦船的初始方位校準；目標定位系統(激光測距、聲波測距、雷達測距)的方位指引等。在民用領域更為廣泛，基礎控制網布設、各類運動載體、工程測量等均對定向有具體的指標需求。

現有的定位設備有：磁定向設備，其操作簡單、反應快，但是受復雜電磁環境影響較大，在高緯度地區誤差較高。陀螺經緯儀/全站儀采用幾何定向法，定向精度依賴于已知的起算點、水平方位角的數據精度，需知道起算點的坐標及方位或者兩個已知點，應用場景有限。衛星定向設備常通過基線兩端的衛星定位接收機來確定基線角度，受衛星定位精度影響大，且基線長度越長精度越大，設備體積較難控制。定向精度與定向時間是提高定向設備性能的關鍵指標。

發明內容

為了解決上述背景技術中存在的問題，本發明公開了一種自主式小型化定向設備，采用光纖陀螺尋北技術，在幾個特定方位處采集光纖陀螺數據，根據不同位置光纖陀螺敏感到的不同地球自轉角速度分量來求解北向夾角,只需要滿足靜基座的測量環境，尋北精度較高。

為了達到上述效果，本發明提供的技術方案如下：一種自主式小型定向設備，所述定向設備包括水平伺服機構、俯仰伺服機構、控制電路、操作面板、陀螺尋北組件、轉臺、轉動基座以及機械結構，其中，所述水平伺服機構、俯仰伺服機構通過一機械結構相連接，所述機械結構上安裝觀測設備，水平伺服機構、俯仰伺服機構分別實現所述觀測設備的水平轉動、俯仰方向轉動調節；

所述陀螺尋北組件位于轉臺內部，與轉臺一同旋轉，通過通信接口與主控板相連，實現數據交互及尋北組件對轉臺的控制；

所述轉臺為觀測設備主體的可整體水平旋轉的部分，位于轉動基座上方。

進一步的，所述水平伺服機構包含水平驅動器、水平伺服電機、水平減速機構、水平蝸輪、水平蝸桿、滑環及水平光電編碼器，主控板與水平驅動器固定連接，水平驅動器與水平伺服電機固定連接，水平伺服電機輸出端與水平減速機構、水平蝸輪、水平蝸桿依次連接；其中，所述水平蝸輪、水平蝸桿作為水平傳動機構，所述滑環安裝在所述水平傳動機構上方，保證載荷數據信號在轉動過程中的可靠傳輸，水平光電編碼器安裝在所述水平傳動機構的傳動軸方向，水平光電編碼器作為絕對位置傳感器為方位轉動提供角度參考，將水平伺服電機的輸出傳遞到中心轉軸上以控制轉臺的水平轉動。

進一步的，所述俯仰伺服機構包括俯仰驅動器、俯仰伺服電機、俯仰減速機構、俯仰蝸輪、俯仰蝸桿和俯仰光電編碼器，主控板與俯仰驅動器固定連接，俯仰驅動器與俯仰伺服電機固定連接，俯仰伺服電機輸出端與俯仰減速機構、俯仰蝸輪、俯仰蝸桿依次連接，所述俯仰蝸輪、俯仰蝸桿作為俯仰傳動機構，俯仰光電編碼器安裝在所述俯仰傳動機構的傳動軸方向，將俯仰伺服電機的輸出傳遞到俯仰轉軸上以控制俯仰伺服機構的轉動。

作為本申請的一種優選實施方案，所述機械接口上設有安裝槽口，所述安裝槽口為燕尾型，在所述安裝槽口一側設有一用于固定、拆除的撥桿。