專利名稱：一種微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，本實(shí)用新型可以為載體提供慣性空間內(nèi)三個(gè)軸向的速度信息、位置信息和姿態(tài)信息。本實(shí)用新型屬導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)領(lǐng)域，可以廣泛應(yīng)用于航空、航天、地質(zhì)勘探、工業(yè)測(cè)控、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛儀、平臺(tái)控制等小型載體控制的相關(guān)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可以為運(yùn)載體提供慣性空間內(nèi)三個(gè)軸向的速度信息、位置信息和姿態(tài)信息等。當(dāng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS進(jìn)行組合可以構(gòu)成GPS/慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)從而提高位置和速度精度和姿態(tài)精度。另外慣性導(dǎo)航系統(tǒng)還可以和磁羅盤或星敏感器等方位傳感器進(jìn)行組合構(gòu)成組合導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是控制系統(tǒng)最重要的組成部分之一，其中用于測(cè)量線加速度和角速度的慣性敏感器件加速度計(jì)和陀螺儀又是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中最重要的傳感器。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS-MicroElectro-Mechanical Systems)是在微電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它利用硅微加工、電鍍模板復(fù)制(LIGA)和精密機(jī)械加工等多種微加工技術(shù)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)成的集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器及信號(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等于一體的智能微型器件或系統(tǒng)。用MEMS技術(shù)制造慣性敏感器件，只有手指甲大小，并且可以做成貼片式結(jié)構(gòu)直接焊接到電路板上，顛覆了傳統(tǒng)慣性敏感器件的體積概念。利用MEMS慣性敏感器件組成的慣性裝置，如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其體積小，重量輕，功耗低，受到越來(lái)越多的重視，成為導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)新方向。此類產(chǎn)品在美國(guó)軍用和民用領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。MEMS慣性器件與傳統(tǒng)的激光、光纖慣性器件相比，精度相對(duì)較低。如何利用低精度的MEMS慣性敏感器件，達(dá)到精度較高的慣性測(cè)量裝置就成了一個(gè)需要克服的重大難題。本實(shí)用新型選用MEMS慣性敏感器件(MEMS加速度計(jì)和MEMS陀螺儀)，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、誤差補(bǔ)償、特殊的卡爾曼濾波算法等方式， 研制出了一種微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，滿足了較高精度應(yīng)用條件的需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、重量輕、低成本、精度高、便于安裝和使用的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。該微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其外部結(jié)構(gòu)由安裝基座⑴和外罩(7)組成，內(nèi)部的慣性組件通過(guò)減震裝置C3)固定在安裝基座(1)上；慣性組件由陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)、 數(shù)據(jù)處理板( 和支架( 組成；陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板( 分別固定在支架( 上；陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板( 用線纜或接插件連接，數(shù)據(jù)處理板( 通過(guò)插座(4)實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的電氣連接。本實(shí)用新型采用普遍應(yīng)用的IOV 40V供電電壓，標(biāo)準(zhǔn)RS485或RS422串行通訊接口。[0007]本實(shí)用新型集MEMS傳感器技術(shù)、高精度數(shù)字化數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、處理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為一體，能夠提供運(yùn)動(dòng)載體在慣性空間內(nèi)三個(gè)軸的速度信息、位置信息和姿態(tài)信息，另外慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可以和GPS進(jìn)行交聯(lián)，構(gòu)成GPS/慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)，從而提高位置和速度精度。本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)由安裝基座及外罩組成，內(nèi)部通過(guò)減震裝置將慣性組件固定在安裝基座上。慣性組件由陀螺儀組合、加速度計(jì)電路板、數(shù)據(jù)處理板和支架組成，陀螺儀組合、加速度計(jì)板和數(shù)據(jù)處理板用線纜或接插件連接后固定在支架上。微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)插座實(shí)現(xiàn)和外界設(shè)備的電氣連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，體積小，方便安裝和使用。通過(guò)標(biāo)定和誤差補(bǔ)償保證了慣性組件的精度，降低了對(duì)結(jié)構(gòu)件加工精度和傳感器安裝精度的要求。減震系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)的可靠工作。本實(shí)用新型在硬件設(shè)計(jì)上集成了高精度A/D模塊、DC/DC電源模塊、CPU組合模塊和串行通信等模塊，通過(guò)標(biāo)定和誤差補(bǔ)償大大提高了同等傳感器精度下慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度。本實(shí)用新型主要用于導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)載體的速度、位置和姿態(tài)控制。

附圖是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其外部結(jié)構(gòu)由安裝基座⑴和外罩(7)組成，內(nèi)部的慣性組件通過(guò)減震裝置(3)固定在安裝基座(1)上。慣性組件由陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)、 數(shù)據(jù)處理板( 和支架( 組成。陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板( 分別固定在支架( 上。陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板( 用線纜或接插件連接，數(shù)據(jù)處理板( 通過(guò)插座(4)實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的電氣連接。外罩(7)緊固在安裝基座⑴上，內(nèi)部的慣性組件通過(guò)減震裝置⑶固定在安裝基座⑴上。在數(shù)據(jù)處理板(5)上集成有高精度A/D模塊、DC/DC電源模塊、CPU組合模塊和串行通信模塊。A/D模塊負(fù)責(zé)采集陀螺儀組合⑶和加速度計(jì)板(6)的輸出信號(hào)，DC/DC電源模塊為整個(gè)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的電路部分提供所需要的各種工作電壓，CPU模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理，串行通信模塊則實(shí)現(xiàn)了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和外部設(shè)備之間的相互通訊。插座(4)用于電源供給和數(shù)據(jù)傳輸，采用通用的IOV 40V直流電源進(jìn)行供電，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS485或RS422串行通訊接口進(jìn)行外部通信。該微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的外形尺寸不大于Φ80πιπιΧ250mm，質(zhì)量不大于500g。
權(quán)利要求1.一種微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是其外部結(jié)構(gòu)由安裝基座(1)和外罩(7)組成，內(nèi)部的慣性組件通過(guò)減震裝置C3)固定在安裝基座(1)上；慣性組件由陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)、數(shù)據(jù)處理板( 和支架( 組成；陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板 (5)分別固定在支架( 上；陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板( 用線纜或接插件連接，數(shù)據(jù)處理板( 通過(guò)插座(4)實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是外形尺寸不大于 Φ80mmX邪0讓，質(zhì)量不大于500g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是外部結(jié)構(gòu)由安裝基座(1)和外罩⑵組成，外罩(7)緊固在安裝基座⑴上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是內(nèi)部的慣性組件通過(guò)減震裝置 (3)固定在安裝基座(1)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是慣性組件由陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)、數(shù)據(jù)處理板( 和支架( 組成，陀螺儀(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板(5)分別固定在支架(2)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板( 用線纜或接插件連接，數(shù)據(jù)處理板( 通過(guò)插座(4)實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的電氣連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是插座(4)用于電源供給和數(shù)據(jù)傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是數(shù)據(jù)處理板( 集成有高精度 A/D模塊、DC/DC電源模塊、CPU組合模塊和串行通信模塊。
專利摘要一種微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)由安裝基座(1)和外罩(7)組成，內(nèi)部的慣性組件通過(guò)減震裝置(3)固定在安裝基座(1)上。慣性組件由陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)、數(shù)據(jù)處理板(5)和支架(2)組成。陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板(5)分別固定在支架(2)上。陀螺儀組合(8)、加速度計(jì)板(6)和數(shù)據(jù)處理板(5)用線纜或接插件連接，數(shù)據(jù)處理板(5)通過(guò)插座(4)實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的電氣連接。數(shù)據(jù)處理板(5)集成有高精度A/D模塊、DC/DC電源模塊、CPU組合模塊和串行通信模塊。
文檔編號(hào)G01C21/16GK202008366SQ201020651699
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者余楊, 吉慶昌, 湯浩, 王春立, 胡向陽(yáng), 魯政 申請(qǐng)人:北京中兵泰克科技有限公司