一种具有温度控制功能的惯性导航装置的制作方法

本实用新型属于惯性导航领域，具体涉及一种具有温度控制功能的惯性导航装置。

背景技术：

惯性导航系统与GPS导航系统相比，不依赖于外部信号，不受外界干扰的影响，可全天候、全时间地工作，能提供位置、速度、航向和姿态角数据，因而可以单独使用，或者与GPS导航共同配合使用。

但惯性导航装置在其应用场合中，工作环境温度可能波动很大，而惯性导航装置中的陀螺仪和加速度计自身的性能容易受到温度变化的影响，对温度都较为敏感，尤其是对高精度陀螺仪和加速度计而言，陀螺仪和加速度计的性能参数随环境温度有很大变化，即与时间有关的环境温度的变化会给陀螺仪和加速度计带来大的漂移并限制其应用，因而波动大的环境温度会极大降低了陀螺仪和加速度计输出的可靠性和精度。

对于惯性导航装置中的陀螺仪和加速度计受环境温度影响较大的问题，现有技术解决方法是在惯性导航装置中设置温度传感器，通过温度传感器检测环境温度，然后通过检测的环境温度对陀螺仪和加速度计的输出进行补偿。

但上述解决方案只是通过对陀螺仪和加速度计输出数据进行补偿，其本身仍不能解决环境温度变化对惯性导航装置中的陀螺仪和加速度计的影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有温度控制功能的惯性导航装置，以实现对陀螺仪和加速度计的工作环境温度进行控制。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种具有温度控制功能的惯性导航装置，包括隔热壳体，设置在所述隔热壳体上的半导体制冷器和触摸显示屏，以及设置在所述隔热壳体中的陀螺仪、加速度计、温度传感器、A/D转换器、DSP处理器、MCU处理器、存储模块、电流控制器和电源模块；

其中，所述半导体制冷器具有第一散热面和第二散热面，所述半导体制冷器的所述第一散热面暴露在所述隔热壳体外的空气中，所述半导体制冷器的所述第二散热面暴露在所述隔热壳体中的空气中，所述半导体制冷器与所述电流控制器电连接；

所述陀螺仪、所述加速度计和所述温度传感器分别与所述A/D转换器电连接，所述A/D转换器与所述DSP处理器电连接，所述触摸显示屏、所述DSP处理器、所述存储模块和所述电流控制器分别与所述MCU处理器电连接；

所述触摸显示屏、所述陀螺仪、所述加速度计、所述温度传感器、所述MCU处理器、所述存储模块和所述电流控制器分别与所述电源模块电连接。

进一步地，所述具有温度控制功能的惯性导航装置还包括无线通信模块，所述无线通信模块设置在所述隔热壳体中，所述无线通信模块与所述MCU处理器电连接。

进一步地，所述无线通信模块为WiFi模块。

进一步地，所述具有温度控制功能的惯性导航装置还包括接口，所述接口设置在所述隔热壳体上，所述接口与所述MCU处理器电连接。

进一步地，所述接口为USB接口。

进一步地，所述具有温度控制功能的惯性导航装置还包括状态指示灯，所述状态指示灯设置在所述壳体上，所述状态指示灯与所述MCU处理器电连接。

进一步地，所述状态指示灯为LED指示灯。

进一步地，所述陀螺仪为光纤陀螺仪或激光陀螺仪。

进一步地，所述加速度计为石英加速度计。

进一步地，所述温度传感器为热敏电阻温度传感器。

本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本实用新型提供一种具有温度控制功能的惯性导航装置，隔热壳体上的半导体制冷器第一散热面暴露在隔热壳体外的空气中，半导体制冷器的第二散热面暴露在隔热壳体中的空气中，温度传感器用于检测隔热壳体中的环境温度，并将环境温度信号发送给MCU处理器，当检测到的温度超出设定温度范围时，MCU处理器控制电流控制器改变半导体制冷器的电流方向，以实现对隔热壳体中的陀螺仪和加速度计的工作环境温度进行控制，解决环境温度变化对惯性导航装置中的陀螺仪和加速度计的影响，使陀螺仪和加速度计输出无漂移的可靠的高精度的测量信号。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种具有温度控制功能的惯性导航装置的隔热壳体沿竖直方向的剖面图；

图2为本实用新型一种具有温度控制功能的惯性导航装置的工作原理示意图。

图中，1-隔热壳体；2-半导体制冷器；2a-第一散热面；2b-第二散热面；3-触摸显示屏；4-陀螺仪；5-加速度计；6-温度传感器；7-A/D转换器；8-DSP处理器；9-MCU处理器；10-存储模块；11-电流控制器；12-电源模块；13-无线通信模块；14-接口；15-状态指示灯。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种具有温度控制功能的惯性导航装置，包括隔热壳体1，设置在所述隔热壳体1上的半导体制冷器2和触摸显示屏3，以及设置在所述隔热壳体1中的陀螺仪4、加速度计5、温度传感器6、A/D转换器7、DSP处理器8、MCU处理器9、存储模块10、电流控制器11和电源模块12；

其中，所述半导体制冷器2具有第一散热面2a和第二散热面2b，所述半导体制冷器2的所述第一散热面2a暴露在所述隔热壳体1外的空气中，所述半导体制冷器2的所述第二散热面2b暴露在所述隔热壳体中的空气中，所述半导体制冷器2与所述电流控制器11电连接；

所述陀螺仪4、所述加速度计5和所述温度传感器6分别与所述A/D转换器7电连接，所述A/D转换器7与所述DSP处理器8电连接，所述触摸显示屏3、所述DSP处理器8、所述存储模块10和所述电流控制器11分别与所述MCU处理器9电连接；

所述触摸显示屏3、所述陀螺仪4、所述加速度计5、所述温度传感器6、所述MCU处理器9、所述存储模块10和所述电流控制器11分别与所述电源模块12电连接。

通过本实用新型的上述方案，本实用新型将惯性导航装置的外壳设置为所述隔热壳体1，在所述隔热壳体1上设置所述半导体制冷器2，所述半导体制冷器2的所述第一散热面2a暴露在所述隔热壳体1外的空气中，所述半导体制冷器2的所述第二散热面2b暴露在所述隔热壳体1中的空气中，所述温度传感器6用于检测所述隔热壳体1中的环境温度，并将环境温度信号发送给所述MCU处理器9，当检测到的温度超出设定温度范围时，所述MCU处理器9控制所述电流控制器11改变所述半导体制冷器2的电流方向，以实现对所述隔热壳体1的所述陀螺仪4和所述加速度计5的工作环境温度进行控制，解决环境温度变化对本实用新型中的所述陀螺仪4和所述加速度计5的影响，使所述陀螺仪4和所述加速度计5输出无漂移的可靠的高精度的测量信号。

以下通过本实用新型在实际工作中的具体应用对本实用新型进行进一步说明，在所述MCU处理器9中设定本实用新型的上限工作温度值和下限工作温度值，当所述温度传感器6测得的实际温度在设定的上限工作温度值和下限工作温度值之间，所述MCU处理器9不向所述电流控制器11发送信号，所述电流控制器11切断所述半导体制冷器2的电流，所述半导体制冷器2不工作；当所述温度传感器6测得的实际温度高于设定的上限温度时，所述MCU处理器9向所述电流控制器11发送降温信号，所述电流控制器11控制所述半导体制冷器2的电流方向，使所述半导体制冷器2的所述第二散热面2b为制热面，实现给所述隔热壳体1的空气加热；当所述温度传感器6测得的实际温度低于设定的下限温度时，所述MCU处理器9向所述电流控制器11发送降温信号，所述电流控制器11控制所述半导体制冷器2的电流方向，使所述半导体制冷器2的所述第二散热面2b为制冷面，实现给所述隔热壳体1的空气降温。

在本实用新型的上述方案中，仅是提供了一种具有温度控制功能的惯性导航装置，本实用新型上述方案在与智能终端交互方面存在不足，为此，本实用新型提供一种改进方案，如图2所示，具体如下：

本实用新型提供一种具有温度控制功能的惯性导航装置，包括隔热壳体1，设置在所述隔热壳体1上的半导体制冷器2和触摸显示屏3，以及设置在所述隔热壳体1中的陀螺仪4、加速度计5、温度传感器6、A/D转换器7、DSP处理器8、MCU处理器9、存储模块10、电流控制器11和电源模块12；

其中，所述半导体制冷器2具有第一散热面2a和第二散热面2b，所述半导体制冷器2的所述第一散热面2a暴露在所述隔热壳体1外的空气中，所述半导体制冷器2的所述第二散热面2b暴露在所述隔热壳体中的空气中，所述半导体制冷器2与所述电流控制器11电连接；

所述陀螺仪4、所述加速度计5和所述温度传感器6分别与所述A/D转换器7电连接，所述A/D转换器7与所述DSP处理器8电连接，所述触摸显示屏3、所述DSP处理器8、所述存储模块10和所述电流控制器11分别与所述MCU处理器9电连接；

所述触摸显示屏3、所述陀螺仪4、所述加速度计5、所述温度传感器6、所述MCU处理器9、所述存储模块10和所述电流控制器11分别与所述电源模块12电连接。

所述具有温度控制功能的惯性导航装置还包括无线通信模块13，所述无线通信模块13设置在所述隔热壳体1中，所述无线通信模块13分别与所述MCU处理器9和所述电源模块12电连接；

通过上述方案，使本实用新型还能实现智能交互功能，通过所述无线通信模块13实现本实用新型与其他智能终端进行交互，如将本实用新型获得的存储在所述存储模块10中的导航轨迹、姿态等惯性导航数据通过所述无线通信模块13传送给其他智能终端，如笔记本电脑，通过在笔记本电脑上可对获得的惯性导航数据进行进一步分析，再现导航场景。

本实用新型实现能交互的方案中，所述无线通信模块13可以为WiFi模块。

对于上述将存储在所述存储模块10中的数据通过所述无线通信模块13进行传输的方案，但是当其他智能终端不具备无线通信功能时，本实用新型的无线通信模块13就不会起作用，对此本实用新型还提供另一种实现数据传输的方案，如图2所示，具体为：所述具有温度控制功能的惯性导航装置还包括接口14，所述接口14设置在所述隔热壳体1上，所述接口14与所述MCU处理器9电连接。通过设置所述接口14，可将存储在所述存储模块10中的数据直接通过数据线进行传输，本实用新型中，所述接口14可以为USB接口，USB类型数据线应用非常广泛，在人们生活中非常常见，通过设置USB接口，利用USB数据线将本实用新型与其他终端进行数据交互。

为了便于查看本实用新型工作时的工作状态以及当本实用新型发生故障时进行状态提示，本实用新型提供如下改进方案，如图2所示，该方案具体为：所述具有温度控制功能的惯性导航装置还包括状态指示灯15，所述状态指示灯15设置在所述壳体上，所述状态指示灯15与所述MCU处理器9电连接。

通过本实用新型的上述所述状态指示灯15方案，可通过所述状态指示灯15可对本实用新型进行状态提示，便可直接知道本实用新型的工作状态以及故障状态。该状态指示方案中，所述状态指示灯15可以为LED指示灯。

本实用新型中，为了使本实用新型的所述陀螺仪4得到高精度的输出，所述陀螺仪4可采用光纤陀螺仪4或激光陀螺仪4，光纤陀螺仪4或激光陀螺仪4具有高精度的优点。本实用新型中，为了使本实用新型的所述加速度计5得到高精度的输出，所述加速度计5可采用石英加速度计5，石英加速度计5具有高精度的优点。同时温度变化对光纤陀螺仪4、激光陀螺仪4和石英加速度计5的精度影响较大，而使用本实用新型的温度控制方案切能够保证光纤陀螺仪4、激光陀螺仪4和石英加速度计5不受到环境温度的干扰，输出应用的高精度信号。

本实用新型中，所述温度传感器6为热敏电阻温度传感器6，热敏电阻温度传感器6的电阻值随温度变化而改变，通过测量其阻值得到被测物体的温度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。