组合导航安装装置及安装方法与流程

本发明涉及导航领域，具体涉及一种组合导航安装装置、组合导航安装装置的安装方法。

背景技术：

组合导航是将运载物体上的两种以及两种以上的导航设备组合在一起的导航系统，将几种不同的单一的导航系统组合在一起，就能利用多种的信息源相互补充，形成多维度多方位的组合导航系统。

现有的组合导航系统通常以惯性导航系统为核心，结合不同的传感器和导航模型实现组合导航。在许多组合导航系统中，有些传感器(测量相机、冷静、全站仪、卫星导航接收机天线等)需要与组合导航系统固定连接。现有的技术方案中，如图1所示，通常将组合导航系统和组合传感器分别安装在一个专用的安装基座上。

现有技术的这种方案存在以下缺点：(1)现有方案分别将组合导航系统和传感器安装到专用安装基座上，需要一个比组合导航系统专用安装基座更大的安装基座，增加了安装体积、重量、难度和成本；(2)组合导航系统对传感器存在空间遮挡，在一定范围内影响卫星导航和光学类传感器的正常工作，影响组合导航精度；(3)为了避免安装位置误差和安装角度误差，现有技术通常采取合适的标定方法进行标定，在组合导航解算中输入标定好的安装误差，但由于温度变化和受力状态变化，安装误差会发生改变，由此导致组合导航的误差相对较大；(4)即使采用专门的重复安装结构分别提高组合导航系统和传感器的重复安装精度，重复安装后误差变化最大可达单个设备重复安装误差的两倍左右，使重复安装的精度受限；(5)由于组合导航系统和传感器都需要专门的重复安装结构，安装环节多，重复安装不方便。

因此，亟需一种能够减小组合导航系统和组合传感器产生的误差的组合导航装置。

技术实现要素：

针对现有技术存在的多个问题，本发明提供一种组合导航安装装置、组合导航安装装置的安装方法，能够减小组合导航系统和传感器产生的误差，提升组合导航系统的精度。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种组合导航安装装置，包括组合导航系统和组合传感器；其中，

所述组合导航系统包括系统底座和系统外壳，所述系统底座的顶部上设有陀螺、加速度计和导航电路，所述系统外壳将陀螺、加速度计和导航电路包围，所述系统外壳的顶部设有组合传感器，所述组合传感器与所述导航电路通过电气接口连接。

根据本发明的一示例实施方式，所述组合传感器与所述导航电路通过电气接口连接。

所述陀螺和加速度计直接安装在所述系统底座上，有利于减小整个装置的体积和机械变形。

根据本发明的一示例实施方式，所述系统底座还用于将所述组合导航安装装置安装到载体的安装基座上，所述系统底座为三角形、四边形或其他多边形，所述系统底座的底面设有3个以上的底面基准面，侧面设有1个或多个侧面基准面，所述底面基准面和侧面基准面用于所述组合导航安装装置与所述安装基座的安装。

根据本发明的一示例实施方式，所述系统底座的侧面基准面作为定位面，每个定位面与安装基座上的限位部件配合实现重复安装功能。

根据本发明的一示例实施方式，所述限位部件包括定位销或限位凸台。

根据本发明的一示例实施方式，如果所述组合传感器的底座为三角形、四边形或其他多边形，则所述组合传感器的底座的底面上设有3个以上的底面基准面，侧面上设有1个或多个侧面基准面，所述底面基准面和所述侧面基准面用于所述组合传感器的定位与校准；

如果所述组合传感器的底座不是三角形、四边形或其他多边形，则所述系统外壳的顶部设有多个顶面基准面，且所述组合导航系统还包括设置在所述系统外壳顶部的过渡部件。

根据本发明的一示例实施方式，所述组合传感器包括：里程计、测速仪、高度计、深度计、全站仪、经纬仪、测量棱镜或卫星导航接收机。

根据本发明的一示例实施方式，如果所述组合传感器的底座为三角形、四边形或其他多边形，则所述组合传感器包括：里程计、测速仪、高度计或深度计；

如果所述组合传感器的底座不是三角形、四边形或其他多边形，则所述组合传感器包括：全站仪、经纬仪、测量棱镜或卫星导航接收机。

根据本发明的一示例实施方式，所述过渡部件包括多个支脚和安装基座；每个顶面基准面上设有一个安装孔，每个支脚通过一个安装孔与所述系统外壳的顶部固定连接，所述过渡部件的安装基座与所述组合传感器的底座相适配，用于固定组合传感器。

根据本发明的一示例实施方式，所述组合导航导航安装装置还包括1个或多个密封圈，所述密封圈设置在各个部件的连接处，提高系统的可靠性和寿命。

根据本发明的一示例实施方式，所述系统外壳的底部上设有加强结构，侧面上设有槽状结构。槽状结构在保证力学性能要求的前提下能够减轻重量、增加散热能力。

根据本发明的第二个方面，提供一种组合导航安装装置的安装方法，包括以下步骤：

a：将组合导航系统安装在安装基座上；

b：将组合传感器安装在组合导航系统的顶部；

步骤b中，所述将组合传感器安装在组合导航系统的顶部的方法包括：

如果组合传感器的底座不是三角形、四边形或其他多边形，则在系统外壳的顶部安装过渡部件，再将过渡部件与组合传感器底座连接，否则将组合传感器直接安装在组合导航系统的系统外壳的顶部。

根据本发明的一示例实施方式，步骤a中，所述将组合导航系统安装在安装基座上的方法包括：以系统底座的侧面基准面作为定位面，每个定位面对应的安装基座上设有一个或多个限位部件，安装基座上的限位部件与系统底座上的定位面配合接触，对每个定位面相对的系统底座侧面基准面施加预紧力。

根据本发明的一示例实施方式，所述限位部件包括定位销或定位凸台。

根据本发明的一示例实施方式，所述施加预紧力的方法包括人工加力、弹性部件加力或螺纹加力。

根据本发明的一示例实施方式，所述弹性部件加力的方法包括采用弹簧柱塞加力、采用弹簧定位塞加力、采用弹簧片加力或采用弹簧块加力。

根据本发明的一示例实施方式，所述螺纹部件加力的方法包括采用楔形锁紧加力或采用螺栓锁紧加力。

根据本发明的一示例实施方式，步骤a中，所述将组合导航系统安装在安装基座上的方法还包括：底面基准面上设有安装孔，通过所述安装孔将系统底座与安装基座固定。

本发明的有益效果是：

本发明将组合传感器安装在组合导航系统的顶部，不需要专用的安装基座就能同时安装组合导航系统和组合传感器，采用直接安装或过渡安装方式进行安装，明显减小了安装误差，减小了体积和成本。具体通过以下几点进行阐述：

(1)本发明采用一体化的新型安装方案，不需要为组合导航系统和组合传感器配置专用的安装基座，只需要使用组合导航系统的专用安装基座，明显减小了安装体积、重量、难度和成本。

(2)本发明将组合传感器直接安装在组合导航系统的顶部，完全消除了组合导航系统对组合传感器存在的空间遮挡，提高了组合导航的精度、适应性和可靠性。

(3)本发明将组合传感器直接安装在组合导航系统的顶部，结构紧凑，减少了安装环节，明显减小了温度变化和受力状态变化导致的安装误差参数变化，提高了组合导航精度。

(4)本发明采用的底面基准面和侧面基准面用于安装组合导航系统，具有高精度重复安装功能；系统外壳的顶面上设置的顶面基准面用于安装组合传感器，有利于对组合传感器进行高精度重复安装，提高了组合导航的重复安装精度，降低了重复安装的难度。

(5)将陀螺和加速度计直接安装在系统底座上，减小整个安装装置体积、散热热阻和机械变形，同时系统外壳还能对陀螺、加速度计和导航电路进行防护和密封。

附图说明

图1是现有技术中将组合导航系统和组合传感器安装在同一个安装基座上的结构示意图；

图2是第一种实施方式的组合导航装置安装在安装基座上的结构示意图。

图3是第一种实施方式组合导航系统2的实物图。

图4是第一种实施方式系统底座22底面的结构图

图5是第一种实施方式系统外壳21和系统底座22组合的立体图。

图6是第一种实施方式系统外壳21和系统底座22组合的主视图。

图7是第一种实施方式系统外壳21和系统底座22组合的俯视图。

图8是第一种实施方式系统外壳21和系统底座22组合的左视图。

图9是将组合导航系统2安装在安装基座1上的一种安装示意图。

图10是将组合导航系统2安装在安装基座上1的另一种安装示意图。

图11是第二种实施方式的组合导航装置的结构示意图。

图12是第二种实施方式系统外壳51和系统底座52组合的立体图。

图13是第二种实施方式系统底座52底面的结构图。

图14是将组合导航系统5安装在安装基座4上的一种安装示意图。

图15是将组合导航系统5安装在安装基座上4的另一种安装示意图。

其中，1—安装基座，2—组合导航系统，21—系统外壳，211—第二安装孔，212—槽状结构，22—系统底座，221—系统底座的底面基准面，222—系统底座的侧面基准面，223—第一安装孔，224—定位销，23—过渡部件，231—支脚，232—过渡部件的安装基座，3—组合传感器，4—安装基座，5—组合导航系统，51—系统外壳，511—槽状结构，52—系统底座，521—系统底座的底面基准面，522—系统底座的侧面基准面，523—第一安装孔，524—定位销，6—组合传感器。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。

根据本发明的第一种实施方式，提供一种组合导航安装装置，如图2所示，包括组合导航系统2和组合传感器3。组合导航安装装置安装在安装基座1上，安装基座1设置在组合导航系统2的底部，用于安装组合导航系统2。

如图3所示，组合导航系统2包括系统底座22、设置在系统底座22顶部的系统外壳21和设置在系统外壳21顶部的过渡部件23。

如图4所示，系统底座22为矩形，与安装基座1的形状相适配。系统底座22的底面上设有四个底面基准面221，用于与安装基座1顶面的校准和安装，每个底面基准面221上设有1个第一安装孔223，第一安装孔223用于系统底座22与安装基座1的固定。每个系统底座22的侧面上设有3个侧面基准面222，分别位于每个侧面的两端和中部，用于与安装基座1侧面的校准和安装。

系统底座22的顶部上设有陀螺、加速度计和导航电路，系统外壳21设置在系统底座22的顶部，将陀螺、加速度计和导航电路包围。

如图5和图8所示，系统外壳21侧面的空余部分设有多个槽状结构212，槽状结构212能够减轻重量、增加散热能力。

如图3、5-7所示，系统外壳21的顶部设有3个顶面基准面，每个顶面基准面上设有1个第二安装孔211，用于校准并固定过渡部件23。

如图3所示，过渡部件23包括3个支脚231和安装基座232，每个支脚231通过1个第二安装孔211与系统外壳21固定连接，安装基座232与组合传感器3的底座相适配，用于固定组合传感器3。

组合传感器3通过过渡部件23安装在组合导航系统2的顶部，组合传感器3包括全站仪、经纬仪、测量棱镜或卫星导航接收机，这些传感器的底座为三爪式安装底座，该底座与过渡部件23的安装基座232相适配。组合传感器3与导航电路通过电气接口连接。

整个组合导航安装装置的各部分装置通过螺栓连接，在连接处安装有密封圈，可以提高组合导航系统的可靠性和寿命。

对第一种实施方式的组合导航安装装置进行安装，安装方法包括以下步骤：

a：将底面基准面221和侧面基准面222与安装基座1对准，如图9和图10所示，选取四边形系统底座22左侧和上侧的侧面基准面作为定位面，每个定位面对应的安装基座1上设有定位销224，安装基座1上的定位销224与定位面配合接触。对每个定位面相对的系统底座22上的侧面基准面222采用人工加力、弹性部件加力或螺纹加力的方式施加预紧力，预紧力可以施加在定位面相对的系统底座22的侧面的两端，也可以施加在定位面相对的系统底座22的侧面的中部，以此将组合导航系统2安装在安装基座1的顶部。弹性部件加力的方法包括采用弹簧柱塞加力、采用弹簧定位塞加力、采用弹簧片加力或采用弹簧块加力。螺纹部件加力的方法包括采用楔形锁紧加力或采用螺栓锁紧加力。再通过底面基准面221上的第一安装孔223固定安装基座1。

b：组合导航系统2的顶部通过第二安装孔211安装过渡部件23，将组合传感器3底座固定在过渡部件23的安装基座232上。

根据本发明的第二种实施方式，提供一种组合导航安装装置，如图11所示，包括组合导航系统5和组合传感器6。组合导航安装装置安装在安装基座4上，安装基座4设置在组合导航系统5的底部，用于安装组合导航系统5。

如图12所示，组合导航系统5包括系统底座52和设置在系统底座52顶部的系统外壳51。

如图13所示，系统底座为矩形，与安装基座4的形状相适配。系统底座52的底面上设有四个底面基准面521，用于与安装基座4顶面的校准和安装，每个底面基准面521上设有1个第一安装孔523，第一安装孔523用于系统底座52与安装基座4的固定。每个系统底座52的侧面上设有3个侧面基准面522，分别位于每个侧面的两端和中部，用于与安装基座4侧面的校准和安装。

系统底座52的顶部上设有陀螺、加速度计和导航电路，系统外壳51设置在系统底座52的顶部，将陀螺、加速度计和导航电路包围。

如图12所示，系统外壳51侧面的空余部分设有多个槽状结构511，槽状结构511能够减轻重量、增加散热能力。

组合传感器6设置在系统外壳51的顶部，包括里程计、测速仪、高度计和深度计，这些传感器的底座为三角形、四边形或其他多边形结构，其底座的底面包括3个以上底面基准面，侧面包括1个或多个侧面基准面，直接通过该底面基准面和侧面基准面校准组合传感器6。组合传感器6与导航电路通过电气接口连接。

整个组合导航安装装置的各部分装置通过螺栓连接，在连接处安装有密封圈，可以提高组合导航系统的可靠性和寿命。

对第二种实施方式的组合导航安装装置进行安装，安装方法包括以下步骤：

a：将底面基准面521和侧面基准面522与安装基座4对准，如图14和图15所示，选取四边形系统底座52左侧和上侧的侧面基准面作为定位面，每个定位面对应的安装基座4上设有定位销524，安装基座4上的定位销524与定位面配合接触。对每个定位面相对的系统底座52上的侧面基准面522采用人工加力、弹性部件加力或螺纹加力的方式施加预紧力，预紧力可以施加在定位面相对的系统底座52的侧面的两端，也可以施加在定位面相对的系统底座52的侧面的中部，以此将组合导航系统5安装在安装基座4的顶部。弹性部件加力的方法包括采用弹簧柱塞加力、采用弹簧定位塞加力、采用弹簧片加力或采用弹簧块加力。螺纹部件加力的方法包括采用楔形锁紧加力或采用螺栓锁紧加力。再通过底面基准面521上的第一安装孔523固定安装基座4。

b：与组合导航系统5安装在安装基座4上的方式类似，将组合传感器6直接安装在组合导航系统5的顶部。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。