专利名称：一种自修正船用稳定平台的组合姿态测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种组合姿态测量装置，特别涉及一种自修正船用稳定平台的组合姿态测量装置。
背景技术：
稳定平台由于能隔离载体(导弹、飞机、战车、舰船等)扰动，不断测量平台姿态和位置的变化，精确保持动态姿态基准，因此在现代武器系统及相关测试仪器中得到了广泛的应用。要保持平台的稳定首先需要测量平台的姿态、位置的变化，进而根据观测修正平台的姿态和位置，保持平台的稳定。目前所应用的平台稳定方法主要包括陀螺惯性稳定、齿轮传动稳定、光学稳定和电子学稳定等，其中陀螺惯性稳定方法作为惯性技术应用的重要组成部分，一直是一个经久不衰的研究课题。系统工作时，速率陀螺敏感平台的转动角速度，通过控制信号驱动电机，使平台保持稳定。由于陀螺仪能够以较高的频率提供平台的速率从而完成对其姿态、位置的观测，因此能够满足对平台跟踪和控制的要求。但是，由于陀螺仪存在漂移率，若仅使用速率陀螺测量平台姿态和位置的变化，随着系统工作时间的增加，累积的位置观测偏差将逐渐增加甚至无法容忍。因此，利用其他误差不随时间累积的角度传感器进行辅助导航并补偿陀螺仪的漂移率是十分必要的。倾角传感器就是一种误差不随时间累积的角度传感器，能够测量平台的倾角。但由于倾角传感器提供测量信息的频率较低，仅使用倾角传感器提供平台的姿态、位置的观测无法满足对平台跟踪和控制的要求。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自修正船用稳定平台的组合姿态测量装置，能够在复杂多变的环境中，通过一个低精度的双自由度速率陀螺仪和两个普通的倾角传感器，满足稳定平台系统中的平台姿态、位置变化的测量要求，即在低成本的条件下，完成高精度的测量。本实用新型为实现上述目的而所采用的技术方案是包括一个双轴测试转台，双轴测试转台横滚轴，双轴测试转台俯仰轴，双轴测试转台台面和组合姿态测量装置，组合姿态测量装置包括X倾角传感器、Y倾角传感器、双自由度速率陀螺仪和组合姿态测量装置外壳，组合姿态测量装置设置在双轴测试转台台面上，X倾角传感器的敏感轴与双自由度速率陀螺仪的X向平行，Y倾角传感器的敏感轴与双自由度速率陀螺仪的y向平行，X倾角传感器的敏感轴与双轴测试转台俯仰轴平行，Y倾角传感器的敏感轴与双轴测试转台横滚轴平行。本实用新型与现有的技术相比，有以下优点I、本实用新型为一种自修正船用稳定平台的组合姿态测量装置，双自由度的速率陀螺仪能有效的对平台进行跟踪和控制，倾角传感器能够及时有效的消除速率陀螺仪的位置观测偏差。2、本实用新型根据陀螺仪与倾角传感器的输出的对应关系，实现闭环控制，消除陀螺仪所产生的累积误差，实现自修正，提高测量精度。3、本实用新型采用基于Kalman滤波器的数据融合算法，建立速率陀螺仪与倾角传感器之间的状态方程，实现陀螺仪和倾角传感器的组合姿态测量，克服二者的缺点，结合二者的优点。满足稳定平台系统中的平台姿态、位置变化的测量要求。4、本实用新型可以用一个低精度的双自由度速率陀螺仪与两个倾角传感器有效的跟踪控制稳定平台，实现低成本高精度的测量。
图I为本实用新型的系统结构示意图。图2为本实用新型的原理示意图。
具体实施方式
实施例，如图I所示,包括一个双轴测试转台,双轴测试转台横滚轴2，双轴测试转台俯仰轴4，双轴测试转台台面3和组合姿态测量装置I，组合姿态测量装置I包括X倾角传感器1-1、Y倾角传感器1-2、双自由度速率陀螺仪1-3和组合姿态测量装置外壳1-4，组合姿态测量装置I设置在双轴测试转台台面3上，X倾角传感器1-1的敏感轴与双自由度速率陀螺仪1-3的X向平行，Y倾角传感器1-2的敏感轴与双自由度速率陀螺仪1-3的y向平行，X倾角传感器1-1的敏感轴与双轴测试转台俯仰轴4平行，Y倾角传感器1-2的敏感轴与双轴测试转台横滚轴2平行。结合图2，双自由度速率陀螺仪1-3测量稳定平台俯仰方向和横滚方向的角速度，实现对平台的跟踪，两个单轴的倾角传感器分别测量平台的俯仰轴和横滚轴的倾角。通过Kalman滤波器的数据融合算法(平台稳定控制系统)，建立速率陀螺仪与倾角传感器之间的状态方程，实现陀螺仪和倾角传感器的组合姿态测量。
权利要求1.ー种自修正船用稳定平台的组合姿态测量装置，其特征在于，包括一个双轴测试转台，双轴测试转台横滚轴(2)，双轴测试转台俯仰轴(4)，双轴测试转台台面(3)和组合姿态測量装置(I)，组合姿态测量装置(I)包括X倾角传感器(1-1)、Y倾角传感器(1-2)、双自由度速率陀螺仪(1-3)和组合姿态测量装置外壳(1-4)，组合姿态测量装置(I)设置在双轴测试转台台面⑶上，X倾角传感器(1-1)的敏感轴与双自由度速率陀螺仪(1-3)的X向平行，Y倾角传感器(1-2)的敏感轴与双自由度速率陀螺仪(1-3)的y向平行，X倾角传感器(1-1)的敏感轴与双轴测试转台俯仰轴(4)平行，Y倾角传感器(1-2)的敏感轴与双轴测试转台横滚轴(2)平行。
专利摘要本实用新型提供的是一种自修正船用稳定平台的组合姿态测量装置，包括一个双轴测试转台，双轴测试转台横滚轴，双轴测试转台俯仰轴，双轴测试转台台面和组合姿态测量装置，组合姿态测量装置包括X倾角传感器、Y倾角传感器、双自由度速率陀螺仪和组合姿态测量装置外壳。本实用新型的特点是，一个双自由度速率陀螺仪和两个倾角传感器，采用基于Kalman滤波器的数据融合算法，实现陀螺仪和倾角传感器的组合姿态测量与控制，克服陀螺仪累积的位置观测偏差，以及倾角传感器无法满足对平台跟踪的缺点，结合了两者的优点，满足稳定平台系统中的平台姿态、位置变化的测量要求，并具有低成本高精度的优点。
文档编号G01C21/18GK202420505SQ20112049573
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者孙纲文, 方国庆, 王能慧, 陈世炉, 黄茗 申请人:九江精密测试技术研究所