一体化单轴自标定惯导控制系统的制作方法

本发明的实施例属于惯性导航技术领域，更具体地，涉及一种一体化单轴自标定惯导控制系统。

背景技术：

旋转惯导系统所使用的旋转调制技术能够提高导航系统长航时导航精度，但是在实际系统应用时，导航精度仍然受惯性器件精度的影响，需要在使用前对惯性器件进行标定。目前对惯性测量单元(imu)的标定多数是基于高精度转台的，需要把惯导系统拆卸下来送到实验室进行，此方法虽然能够保证一定的精度，但是存在操作性差、成本高以及重复性误差等问题。另外，惯性器件误差并不是固定不变的，随着时间的推移，之前所标定的误差数值不能再继续使用，需要重新进行标定，这不利于长航时导航系统的使用。

近年来，随着基础工业水平以及现代科技的不断进步，惯导控制领域正朝着小型化、长寿命、高精度、免维护、机电一体化的设计方向发展。一体化单轴自标定惯导控制系统应运而生，相对于传统导控制器其在保证导控制器各项性能的基础上大幅度减小转位机构的体积与质量，使其具备更为优越的动态输出特性、控制性能，成为当前行业主要的发展趋势之一。

双轴旋转惯导系统由于自身带有两个环架，因此可以不借助于转台进行自主标定，但是由于环架并不像转台那样能提供精确的姿态基准，因此现有系统级标定方法在应用于双轴旋转惯导系统时存在障碍，需要设计新的自主标定方法。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种一体化单轴自标定惯导控制系统，通过集成化设计，合理优化和布局，将惯导控制器与转位机构集成设计，具备集成度高、体积小、零位重复定位精度可以控制在0°0′19″内、安装精度高、可靠性高等优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种一体化单轴自标定惯导控制系统，包括惯导控制器和转位机构；

其中，所述惯导控制器包括本体、单轴陀螺、if模块、加速度计组及转接板，所述单轴陀螺设于所述本体的左下角，所述加速度计组设于所述本体上，且与所述单轴陀螺并列设置，所述if模块通过所述转接板与所述加速度计组连接；

所述转位机构包括基座、锁紧组合、锁紧电机、齿轮、锁紧涡轮、锁紧蜗杆、锁紧杆、限位端盖及锁紧壳体，所述锁紧组合通过所述锁紧壳体安装于所述基座上，所述锁紧电机竖直设置，其下端通过所述齿轮与所述锁紧蜗杆连接，所述锁紧蜗杆的中间与所述锁紧涡轮连接，所述锁紧杆设于所述锁紧涡轮的中心，所述限位端盖设于所述锁紧杆上，所述锁紧组合用于通过锁紧电机带动齿轮输入，并通过锁紧涡轮、锁紧蜗杆、锁紧杆、限位端盖实现惯导控制器的定位锁紧。

进一步地，所述转位机构还包括转位力矩电机、锁紧板及遮光片，所述转位力矩电机、锁紧板及遮光片固定安装于所述本体上，所述转位力矩电机用于驱动所述转位机构实现转位运动。

进一步地，所述转位机构还包括光电开关和定齿轮，所述光电开关和定齿轮与所述基座固定连接。

进一步地，所述转位机构还包括支撑轴，所述支撑轴为两个，分别设于所述转位机构的上下边缘，用于实现所述转位机构与惯导控制器的连接和支撑。

进一步地，所述转位机构可实现三种转位状态，分别为定位状态、转动状态和自锁定状态，且可实现三种转位状态的自由切换。

进一步地，所述锁紧电机用于做正向转动，带动所述锁紧蜗杆做旋转运动，所述锁紧蜗杆推动所述锁紧涡轮转动，所述限位端盖起到限位作用，所述锁紧杆用于作正向直线运动，所述锁紧杆到达指定位置且锁紧电机断电，从而实现锁紧动作。

进一步地，所述锁紧电机用于做反向转动，带动所述锁紧蜗杆做旋转运动，所述锁紧蜗杆推动所述锁紧涡轮做旋转运动，所述限位端盖用于起到限位作用，所述锁紧杆用于作反向直线运动，所述锁紧杆与转位机构完全脱开且锁紧电机断电，从而实现解锁动作。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的单轴自标定惯导控制系统，通过集成化设计，合理优化和布局，将惯导控制器与转位机构集成设计，具备集成度高、体积小、零位重复定位精度可以控制在0°0′19″内、安装精度高、可靠性高等优点。

(2)本发明的单轴自标定惯导控制系统，一体化单轴自标定惯导控制系统集惯性测量组合、导航计算机、gnss接收机、转位、锁紧功能于一体，并且具备惯组参数的自标定功能其采用温度补偿设计和一体化结构形式。

(3)本发明的单轴自标定惯导控制系统，其主要功能是接收外部指令，控制转位机构的旋转，同时采集光纤陀螺、加速度计敏感信息。发出预定的制导、时序等控制指令和遥测计算机字，为导弹提供当前航向和姿态。

(4)本发明的单轴自标定惯导控制系统，通过优化驱动控制程序的算法实现两个锁紧组合同步锁紧。

附图说明

图1为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的主视图；

图2为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的后视图；

图3为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的外形示意图；

图4为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的锁紧组合剖视图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-惯导控制器、2-转位机构、3-本体、4-陀螺、5-转位齿轮、6-if模块、7-加速度计组、8-转接板、9-基座、10-转位力矩电机、11-光电开关、12-支撑轴、13-遮光片、14-定齿轮、15-锁紧组合、16-锁紧板、17-锁紧电机、18-齿轮、19-锁紧涡轮、20-锁紧蜗杆、21-锁紧杆、22-限位端盖、23-锁紧壳体、24-上端盖、25-下端盖、26-转位控制板、27-惯导控制板、28-轴承。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的主视图，图2为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的后视图，图3为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的外形示意图。如图1、图2和图3所示，在本发明一个实施例中，一体化单轴自标定惯导控制系统包括惯导控制器1与转位机构2两部分，一体化单轴自标定惯导控制系统集惯性测量组合、导航计算机、gnss接收机、转位、锁紧功能于一体，并且具备惯组参数的自标定功能其采用温度补偿设计和一体化结构形式。

其中惯导控制器1包括本体3、单轴陀螺4、if模块6、加速度计组7及转接板8。单轴陀螺4设于所述本体3的左下角，所述加速度计组7设于所述本体3上，且与所述单轴陀螺4并列设置，所述if模块6通过所述转接板8与所述加速度计组7连接。本发明的单轴自标定惯导控制系统，其主要功能是接收外部指令，控制转位机构的旋转，同时采集光纤陀螺、加速度计敏感信息。发出预定的制导、时序等控制指令和遥测计算机字，为导弹提供当前航向和姿态。

图4为本发明实施例一种一体化单轴自标定惯导控制系统的锁紧组合剖视图。如图1和图4所示，转位机构包括基座9、转位力矩电机10、光电开关11、两个支撑轴12、遮光片13、定齿轮14及锁紧组合15。光电开关11与定齿轮14固定连接在基座上9，锁紧组合15通过锁紧壳体23安装于所述基座9上，锁紧电机17竖直设置，其下端通过所述齿轮18与所述锁紧蜗杆20连接，锁紧蜗杆20的中间与锁紧涡轮19连接，锁紧杆21设于锁紧涡轮19的中心，限位端盖22设于所述锁紧杆21上，锁紧板16、转位力矩电机10与遮光片13固定在本体3上，锁紧组合15通过锁紧壳体23安装在基座上9。

锁紧组合15通过锁紧电机17带动齿轮18输入，并通过锁紧涡轮19、锁紧蜗杆20、锁紧杆21、限位端盖22实现惯导控制器1的定位锁紧。本发明的单轴自标定惯导控制系统，通过集成化设计，合理优化和布局，将惯导控制器与转位机构集成设计，具备集成度高、体积小、零位重负精度高、安装精度高、可靠性高等优点。

转位机构2可实现三种状态：定位状态、转动状态、自锁定飞行状态，并可通过控制指令在三种状态之间自动自由切换。在本发明的优选实施例中，通过优化驱动控制程序的算法实现两个锁紧组合同步锁紧。

锁紧电机17正向转动时，带动锁紧蜗杆20做旋转运动，锁紧蜗杆20推动锁紧涡轮19转动，由于限位端盖22限位作用，锁紧杆21作正向直线运动，当锁紧杆21到达指定位置时，锁紧电机17断电，完成锁紧动作。

锁紧电机17反向转动时，带动锁紧蜗杆20做旋转运动，锁紧蜗杆20推动锁紧涡轮19做旋转运动，由于限位端盖22限位作用，锁紧杆21作反向直线运动，当完全脱开时，锁紧电机17断电，完成解锁动作。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。