一種基于激光慣導的車載定位定向及自標定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于慣性定位定向技術領域,具體涉及一種車載定位定向及自標定裝置。
【背景技術】
[0002]車載定位定向技術是指車上導航系統在載車行駛過程中精確確定其所在位置的地理坐標、北向方位及姿態角,它能引導載車行駛,并實時提供導航信息。為保證和增強車載武器系統的快速機動性,現代先進的陸地作戰車輛,如自行火炮、遠程火箭炮、前線偵察車、射擊指揮車、導彈發射車等,一般都配備有定位定向系統。精確和快速的定位定向對增強部隊的機動能力、生存能力、快速反應能力、目標捕獲能力以及協同作戰能力都具有不可估量的作用和意義。
[0003]目前的車載定向技術主要是采用單個陀螺,需要定期使用專用儀器對陀螺參數進行標定校正,或雖采用激光陀螺,但工作在機抖模式下,精度受到限制。定向后再另外采用單獨的定位裝置進行定位,操作復雜。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的缺陷,本發明提供一種車載定位定向及自標定裝置,其目的在于,基于激光慣導的速率偏頻工作模式對載體車輛進行慣性定向及定位,實時提供載體車輛所在位置的經度、瑋度和載體車輛行進中的航向角,并通過旋轉調制實現對激光慣導的自標定,從而實現車載定位、高精度定向及自標定三功能一體化集成。
[0005]一種車載定位定向及自標定裝置,包括基座、外框旋轉機構、中框旋轉機構、內框旋轉機構、外框鎖定機構、中框鎖定機構、內框鎖定機構和激光慣導;
[0006]外框旋轉機構安裝于基座上,中框旋轉機構安裝于外框旋轉機構內,內框旋轉機構安裝于中框旋轉機構內,三個旋轉機構能分別繞各自的旋轉軸進行O?360度的旋轉,且中框旋轉機構的旋轉軸垂直于內框旋轉機構的旋轉軸,外框旋轉機構的旋轉軸垂直于中框旋轉機構的旋轉軸;外框鎖定機構、中框鎖定機構、內框鎖定機構分別用于外框旋轉機構、中框旋轉機構、內框旋轉機構的方位鎖定;
[0007]激光慣導安裝于內框鎖定機構上,激光慣導包括臺體和安裝于其上的三個激光陀螺、三個加速度計和一個棱鏡,三個激光陀螺相互正交設置,三個加速度計相互正交設置,棱鏡斜向布置與三個激光陀螺構成的坐標系的三個方向均形成夾角。
[0008]進一步地,所述外框鎖定機構、中框鎖定機構和內框鎖定機構結構形式相同,包括定齒盤、鎖緊齒盤、連桿、直線步進電機,定齒盤固定連接對應旋轉機構的框架,鎖緊齒盤與定齒盤的齒廓為共軛齒廓以保證兩者相互嚙合;鎖緊齒盤通過連桿連接直線步進電機的輸出軸;直線步進電機用于提供推力,通過連桿推動鎖緊齒盤與定齒盤進行嚙合,當到達極限位置電機停止輸出,從而實現對旋轉機構的鎖緊;直線步進電機還用于提供反方向拉力,使鎖緊齒盤與定齒盤脫離嚙合關系并回到初始位置,從而實現對旋轉機構的解鎖。
[0009]進一步地,所述夾角依據以下原則確定:當棱鏡保持水平狀態時,使每個相對于棱鏡為斜置狀態的激光陀螺在由棱鏡鏡面及其法向確定的空間坐標系中投影的角度分量值相等,并在此條件下取投影角度分量的最大值,誤差控制在3°以內。
[0010]進一步地,所述直線步進電機的輸出軸末端和連桿末端加裝橡膠。
[0011]進一步地,所述外框旋轉機構、中框旋轉機構和內框旋轉機構的結構形式相同,包括旋轉框架、角接觸球軸承和角度傳感器,旋轉框架的相對邊安裝有一對角接觸球軸承,兩角接觸球軸承間的連線即為旋轉機構的旋轉軸;角度傳感器安裝于旋轉框架的側面;連接角度傳感器的導線繞旋轉框架邊緣走線,到達角接觸球軸承處從其中心孔引出。
[0012]進一步地,所述內框旋轉機構和中框旋轉機構的角度傳感器為通心軸編碼器,夕卜框旋轉機構的角度傳感器為測角精度約I"的寬溫絕對式圓光柵測角系統。
[0013]本發明的技術效果體現在:
[0014]1.本發明將激光慣導與設計的高精度旋轉機構結合,應用于車載慣性定位定向領域,可實現較高的定位精度和定向精度;
[0015]2.本發明采用三軸旋轉機構,直接、靈活地實現了激光慣導的定位、定向和自標定功能,在實現高度自動化、極大簡化操作程序的同時,系統各組成部分均結構簡單、組裝便捷,較好地控制了成本;
[0016]3.本發明通過將激光慣導棱鏡巧妙地斜置,在易于從外部瞄準的同時使激光慣導在定向時工作在速率偏頻模式而非機械抖動偏頻模式,不僅使旋轉機構工作方式簡單化,而且顯著提高了系統定向精度;
[0017]4.本發明采用的綜合方案經試驗驗證,能夠很好地適應車載環境,工作狀態下對車輛運行中帶來的振動和沖擊具有明顯的抗干擾性,系統的可靠性良好。
【附圖說明】
[0018]圖1為基于激光慣導的車載定位定向及自標定裝置結構正視圖;
[0019]圖2為基于激光慣導的車載定位定向及自標定裝置結構軸測圖;
[0020]圖3為鎖緊裝置的原理結構圖;
[0021]圖4為激光慣導的結構軸測圖;
[0022]圖5為裝置進行定向操作時的位置圖;
[0023]圖6為內框架結構圖;
[0024]圖7為中框架結構圖;
[0025]圖8為外框架結構圖。
[0026]圖中:
[0027]1-基座2-激光慣導3-外框旋轉機構 4-中框旋轉機構
[0028]5-內框旋轉機構6-慣導減震墊7-內框鎖緊裝置
[0029]8-中框鎖緊裝置9-外框鎖緊裝置 10-定齒盤
[0030]11-鎖緊齒盤12-連桿13-直線步進電機
[0031]14-臺體15-激光陀螺16-加速度計
[0032]17-棱鏡18-內框架19-角接觸球軸承
[0033]20-中框架21-角接觸球軸承 22-通心軸編碼器
[0034]23-外框架24-空心軸編碼器 25-圓光柵測角系統
[0035]101-激光慣導安裝孔 102-內框旋轉軸中心孔
[0036]103-中框旋轉軸中心孔
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0038]圖1和圖2中所示的基于激光慣導的車載定位定向及自標定裝置,包括基座1、外框旋轉機構3、中框旋轉機構4、內框旋轉機構5,激光慣導2通過慣導減震墊6和螺釘安裝在內框旋轉機構5上。激光慣導2在繞各個軸系旋轉而無論有幾個軸系同時旋轉時,都不與其它軸系或基座任何位置發生干涉。
[0039]圖4為激光慣導的結構軸測圖,主要包括臺體14、三個激光陀螺15、三個加速度計
16、棱鏡17和相應的信號處理電路元件,三個激光陀螺和三個加速度計在臺體14上正交布置,棱鏡17則為斜向布置,使棱鏡與三個激光陀螺構成的坐標系三個方向均形成一定的夾角,該夾角依據以下原則確定:當棱鏡保持水平狀態時,使每個相對于棱鏡為斜置狀態的激光陀螺在由棱鏡鏡面及其法向確定的空間坐標系中投影的角度分量值相等,并在此條件下取投影角度分量的最大值,誤差一般控制在3°以內。這種設計的優點體現在本發明裝置在定向即尋北操作時,在棱鏡17保持水平可從外部進行瞄準的同時,三個激光陀螺均處于避開自身死區的斜置位置,如圖5所示,從而可利用激光陀螺的速率偏頻進行尋北,只需外框軸系做單軸回轉即可完成定向。由于原理上激光陀螺工作在速率偏頻狀態下的隨機游走比抖動偏頻狀態下要小很多,同時在速率偏頻狀態下,激光陀螺的工作性能不受臺體的固有頻率等