一种基于三轴一体高精度光纤陀螺的车载动态定位定向仪

摘要

一种基于三轴一体高精度光纤陀螺的车载动态定位定向仪，它是由箱体、光纤陀螺IMU组件和系统电路组件三部分组成；光纤陀螺IMU组件放置在箱体的惯组腔，系统电路组件放置在箱体的电路腔，惯组腔和电路腔之间通过电连接器完成电气连接，通过箱体的上盖及连接螺栓将箱体全部封闭。本发明采用器件与系统一体化、模块化集成设计，着重提高系统的环境适应性和实际使用性能，解决了现有光纤陀螺车载定位定向仪设计中存在体积大、重量大、温度性能差、一致性差、减振器设计复杂等带来的系统使用性能较差的问题，提高了系统的可靠性和可维修性。它在惯性技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

主权项

一种基于三轴一体高精度光纤陀螺的车载动态定位定向仪，其特征在于：它是由箱体、光纤陀螺IMU组件和系统电路组件三部分组成，光纤陀螺IMU组件放置在箱体的惯组腔，系统电路组件放置在箱体的电路腔，惯组腔和电路腔之间通过电连接器完成电气连接，通过箱体的上盖及连接螺栓将箱体全部封闭；所述箱体，其形状为长方体形，电路腔位于箱体前部，其前侧开通口，以便于安装电源；电路腔的两内侧侧壁上加工有锁紧槽，以固定系统电路组件上的锁紧条；电路腔底部有4个安装凸台，用于安装母板；在电路腔和惯组腔之间的中隔板上有两个过线孔，光纤陀螺IMU组件的信号导线都通过这两个过线孔与系统电路组件连接；箱体的后部是惯组腔，在四个对角处加工有4个成空间对角布局的安装凸台，用于安装光纤陀螺IMU组件；箱体右后侧外部的上方，加工了反射镜安装面，它和箱体底部的安装凸台共同构成了整个系统的基准；在箱体右后侧内部，加工了两个光源锁紧槽，光源通过这两个锁紧槽固定在机箱上；箱体四周设置有安装法兰，安装法兰上配置定位销和安装孔；箱体的前面、上面都加工了密封槽，用于放置密封圈，当前面板和顶盖安装上去后，起到良好的密封效果；此外，整个箱体的侧面和后面都加工了加强筋，在减轻重量的同时也起到了散热的作用；惯组腔中放置光纤陀螺IMU组件，电路腔中放置系统电路组件；惯组腔和电路腔之间采用隔板密封隔离，主要发热源即系统电路组件放置于电路腔，有效减小了系统电路组件产生的热量对惯组腔中光纤陀螺敏感环和加速度计表头的影响，提高了系统使用性能；惯组腔与电路腔之间采用31、37针电连接器连接，全部电气连接，简化了系统生产、装配工艺，提高了系统可靠性和可维修性；所述光纤陀螺IMU组件，采用三轴一体高精度轻小型光纤陀螺，它包括了一个IMU台体，以及通过IMU台体上的复数组安装孔安装其上的三个光纤陀螺敏感环，三个加速度计表头，三块敏感环前放电路板，一个配重，四组成空间对角布置的减振器，以及一个固定在机箱侧壁上的光源；三只光纤陀螺敏感环共用一只光源，同时采用小直径减重光纤环，有效减小了系统的重量和体积；光源采用锁紧条紧贴机箱侧壁固定，加快了光源的散热，减小了光源产生的热量对光纤陀螺敏感环和加速度计表头的影响；光纤陀螺IMU组件采用双层磁屏蔽设计，即光纤陀螺敏感环磁屏蔽结合惯组腔整体磁屏蔽，有效提高了系统使用性能；采用空间对角减振布局的IMU台体有效保证光纤陀螺IMU组件在振动、冲击条件下具有良好的各向同性动力学响应特征，提高了系统的振动性能；IMU台体上的光纤陀螺敏感环和加速度计表头成空间正交布局，同时加以配重进行质心调节，使得被减振体质量中心和减振器几何中心相对距离达到最优，提高了系统的振动性能；所述系统电路组件，是指安装在电路腔中的导航板、加速度计处理板、陀螺主控制板、母板和电源板；导航板、加速度计处理板、陀螺主控制板通过设置在箱体底部的母板进行连接，便于装配和维修；导航板、加速度计处理板、陀螺主控制板具有统一的外形尺寸、结构形式和安装接口，所述导航板的正面覆盖有导热盒，便于热量导出，反面通过锁紧条与箱体侧壁固定；光纤陀螺电路分成两部分，即敏感环前放电路板与陀螺主控制板，敏感环前放电路板放置惯组腔中，保证了惯组腔与电路腔中没有光路连接，而是全部电气连接，提高了系统可靠性和可维修性，陀螺主控制板放置于电路腔中，避免了其产生的热量对光纤陀螺敏感环和加速度计表头的影响；电源布置在箱体最前端，将电源板放置在机箱前面板后上部的电源板安装腔中，利用电源上盖进行封装，以防止电源板对其它处理电路的干扰，在前面板上部加工有散热翅，提高了电源的散热效能。