一種基于激光慣導(dǎo)的車載定位定向及自標(biāo)定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于慣性定位定向技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車載定位定向及自標(biāo)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]車載定位定向技術(shù)是指車上導(dǎo)航系統(tǒng)在載車行駛過程中精確確定其所在位置的地理坐標(biāo)、北向方位及姿態(tài)角，它能引導(dǎo)載車行駛，并實(shí)時(shí)提供導(dǎo)航信息。為保證和增強(qiáng)車載武器系統(tǒng)的快速機(jī)動(dòng)性，現(xiàn)代先進(jìn)的陸地作戰(zhàn)車輛，如自行火炮、遠(yuǎn)程火箭炮、前線偵察車、射擊指揮車、導(dǎo)彈發(fā)射車等，一般都配備有定位定向系統(tǒng)。精確和快速的定位定向?qū)υ鰪?qiáng)部隊(duì)的機(jī)動(dòng)能力、生存能力、快速反應(yīng)能力、目標(biāo)捕獲能力以及協(xié)同作戰(zhàn)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(shù)主要是采用單個(gè)陀螺，需要定期使用專用儀器對(duì)陀螺參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定校正，或雖采用激光陀螺，但工作在機(jī)抖模式下，精度受到限制。定向后再另外采用單獨(dú)的定位裝置進(jìn)行定位，操作復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種車載定位定向及自標(biāo)定裝置，其目的在于，基于激光慣導(dǎo)的速率偏頻工作模式對(duì)載體車輛進(jìn)行慣性定向及定位，實(shí)時(shí)提供載體車輛所在位置的經(jīng)度、瑋度和載體車輛行進(jìn)中的航向角，并通過旋轉(zhuǎn)調(diào)制實(shí)現(xiàn)對(duì)激光慣導(dǎo)的自標(biāo)定，從而實(shí)現(xiàn)車載定位、高精度定向及自標(biāo)定三功能一體化集成。
[0005]一種車載定位定向及自標(biāo)定裝置，包括基座、外框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、內(nèi)框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、外框鎖定機(jī)構(gòu)、中框鎖定機(jī)構(gòu)、內(nèi)框鎖定機(jī)構(gòu)和激光慣導(dǎo)；
[0006]外框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝于基座上，中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝于外框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)，內(nèi)框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝于中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)，三個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能分別繞各自的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行O?360度的旋轉(zhuǎn)，且中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸垂直于內(nèi)框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，外框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸垂直于中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸；外框鎖定機(jī)構(gòu)、中框鎖定機(jī)構(gòu)、內(nèi)框鎖定機(jī)構(gòu)分別用于外框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、內(nèi)框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的方位鎖定；
[0007]激光慣導(dǎo)安裝于內(nèi)框鎖定機(jī)構(gòu)上，激光慣導(dǎo)包括臺(tái)體和安裝于其上的三個(gè)激光陀螺、三個(gè)加速度計(jì)和一個(gè)棱鏡，三個(gè)激光陀螺相互正交設(shè)置，三個(gè)加速度計(jì)相互正交設(shè)置，棱鏡斜向布置與三個(gè)激光陀螺構(gòu)成的坐標(biāo)系的三個(gè)方向均形成夾角。
[0008]進(jìn)一步地，所述外框鎖定機(jī)構(gòu)、中框鎖定機(jī)構(gòu)和內(nèi)框鎖定機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式相同，包括定齒盤、鎖緊齒盤、連桿、直線步進(jìn)電機(jī)，定齒盤固定連接對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)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(jìn)電機(jī)的輸出軸；直線步進(jìn)電機(jī)用于提供推力，通過連桿推動(dòng)鎖緊齒盤與定齒盤進(jìn)行嚙合，當(dāng)?shù)竭_(dá)極限位置電機(jī)停止輸出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的鎖緊；直線步進(jìn)電機(jī)還用于提供反方向拉力，使鎖緊齒盤與定齒盤脫離嚙合關(guān)系并回到初始位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的解鎖。
[0009]進(jìn)一步地，所述夾角依據(jù)以下原則確定:當(dāng)棱鏡保持水平狀態(tài)時(shí)，使每個(gè)相對(duì)于棱鏡為斜置狀態(tài)的激光陀螺在由棱鏡鏡面及其法向確定的空間坐標(biāo)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(nèi)。
[0010]進(jìn)一步地，所述直線步進(jìn)電機(jī)的輸出軸末端和連桿末端加裝橡膠。
[0011]進(jìn)一步地，所述外框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和內(nèi)框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式相同，包括旋轉(zhuǎn)框架、角接觸球軸承和角度傳感器，旋轉(zhuǎn)框架的相對(duì)邊安裝有一對(duì)角接觸球軸承，兩角接觸球軸承間的連線即為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸；角度傳感器安裝于旋轉(zhuǎn)框架的側(cè)面；連接角度傳感器的導(dǎo)線繞旋轉(zhuǎn)框架邊緣走線，到達(dá)角接觸球軸承處從其中心孔引出。
[0012]進(jìn)一步地，所述內(nèi)框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的角度傳感器為通心軸編碼器，夕卜框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的角度傳感器為測(cè)角精度約I"的寬溫絕對(duì)式圓光柵測(cè)角系統(tǒng)。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在:
[0014]1.本發(fā)明將激光慣導(dǎo)與設(shè)計(jì)的高精度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)合，應(yīng)用于車載慣性定位定向領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)較高的定位精度和定向精度；
[0015]2.本發(fā)明采用三軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，直接、靈活地實(shí)現(xiàn)了激光慣導(dǎo)的定位、定向和自標(biāo)定功能，在實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化、極大簡(jiǎn)化操作程序的同時(shí)，系統(tǒng)各組成部分均結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝便捷，較好地控制了成本；
[0016]3.本發(fā)明通過將激光慣導(dǎo)棱鏡巧妙地斜置，在易于從外部瞄準(zhǔn)的同時(shí)使激光慣導(dǎo)在定向時(shí)工作在速率偏頻模式而非機(jī)械抖動(dòng)偏頻模式，不僅使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作方式簡(jiǎn)單化，而且顯著提高了系統(tǒng)定向精度；
[0017]4.本發(fā)明采用的綜合方案經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，能夠很好地適應(yīng)車載環(huán)境，工作狀態(tài)下對(duì)車輛運(yùn)行中帶來的振動(dòng)和沖擊具有明顯的抗干擾性，系統(tǒng)的可靠性良好。
【附圖說明】
[0018]圖1為基于激光慣導(dǎo)的車載定位定向及自標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)正視圖；
[0019]圖2為基于激光慣導(dǎo)的車載定位定向及自標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖；
[0020]圖3為鎖緊裝置的原理結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖4為激光慣導(dǎo)的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖；
[0022]圖5為裝置進(jìn)行定向操作時(shí)的位置圖；
[0023]圖6為內(nèi)框架結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖7為中框架結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖8為外框架結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖中:
[0027]1-基座2-激光慣導(dǎo)3-外框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 4-中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
[0028]5-內(nèi)框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6-慣導(dǎo)減震墊7-內(nèi)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(jìn)電機(jī)
[0031]14-臺(tái)體15-激光陀螺16-加速度計(jì)
[0032]17-棱鏡18-內(nèi)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(cè)角系統(tǒng)
[0035]101-激光慣導(dǎo)安裝孔 102-內(nèi)框旋轉(zhuǎn)軸中心孔
[0036]103-中框旋轉(zhuǎn)軸中心孔
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0038]圖1和圖2中所示的基于激光慣導(dǎo)的車載定位定向及自標(biāo)定裝置，包括基座1、外框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3、中框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4、內(nèi)框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5，激光慣導(dǎo)2通過慣導(dǎo)減震墊6和螺釘安裝在內(nèi)框旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5上。激光慣導(dǎo)2在繞各個(gè)軸系旋轉(zhuǎn)而無論有幾個(gè)軸系同時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)，都不與其它軸系或基座任何位置發(fā)生干涉。
[0039]圖4為激光慣導(dǎo)的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖，主要包括臺(tái)體14、三個(gè)激光陀螺15、三個(gè)加速度計(jì)
16、棱鏡17和相應(yīng)的信號(hào)處理電路元件，三個(gè)激光陀螺和三個(gè)加速度計(jì)在臺(tái)體14上正交布置，棱鏡17則為斜向布置，使棱鏡與三個(gè)激光陀螺構(gòu)成的坐標(biāo)系三個(gè)方向均形成一定的夾角，該夾角依據(jù)以下原則確定:當(dāng)棱鏡保持水平狀態(tài)時(shí)，使每個(gè)相對(duì)于棱鏡為斜置狀態(tài)的激光陀螺在由棱鏡鏡面及其法向確定的空間坐標(biāo)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(nèi)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在本發(fā)明裝置在定向即尋北操作時(shí)，在棱鏡17保持水平可從外部進(jìn)行瞄準(zhǔn)的同時(shí)，三個(gè)激光陀螺均處于避開自身死區(qū)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(jìn)行尋北，只需外框軸系做單軸回轉(zhuǎn)即可完成定向。由于原理上激光陀螺工作在速率偏頻狀態(tài)下的隨機(jī)游走比抖動(dòng)偏頻狀態(tài)下要小很多，同時(shí)在速率偏頻狀態(tài)下，激光陀螺的工作性能不受臺(tái)體的固有頻率等