一种减振缓冲一体化设计式光纤捷联惯导系统

摘要

本发明涉及一种减振缓冲一体化设计式光纤捷联惯导系统，包括外壳罩、底板、底座、惯性组合件、接口板组件；外壳罩的四角分别一体设置有竖向连接柱，在竖向柱上设置有中心孔，在每处中心孔的上端和下端分别安装有T形橡胶减振套，在中心孔内及上下T形橡胶减振套内穿装有螺柱，螺柱的上端套装挡板并固定连接有锁紧螺母，螺柱的下端与设置于底座边角上的螺纹孔连接，使外壳罩通过由T形橡胶减振套、螺柱及相连构件构成的四组减振缓冲单元悬装于底座上方；接口板组件固定安装于外壳罩的前侧开口处；惯性组合件安装在底板上端，在底板上端还安装有电源组件，所述底板与外壳罩的底部开口处固定连接，使惯性组合件和电源组件封装于外罩壳内。本发明提高了惯导系统对振动、冲击环境的适应性，且占用安装空间小。

说明书

技术领域

本发明属于轮式车载惯导系统、履带车载惯导系统、火炮惯导系统以及机载惯导系统的减振设计领域，特别涉及一种减振缓冲一体化设计式光纤捷联惯导系统。

背景技术

随着惯导系统应用领域的不断扩展，已广泛应用于轮式车、履带车、中型榴弹炮发射车、轻型榴弹炮发射车、火炮控制系统、无人机等领域，为上述系统提供航向值、姿态角等重要导航及位置信息，但在上述应用场景中存在影响惯导性能的共性问题即：冲击、振动。冲击、振动将干扰惯导系统中的敏感元件：陀螺、加速度计，致使惯导系统输出的航向值、姿态角等导航位置信息精度下降甚至超差，因此需对惯导系统进行减振缓冲设计。以往的减振缓冲设计方案是采用惯导系统与减振缓冲单元分体式设计即：为惯导系统设计单独的减振器，以满足惯导系统减振缓冲的要求，但该方案将增加惯导系统的安装尺寸，占用更多的空间，同时由于受限于战术武器平台的空间要求，在处理减振缓冲所需行程和空间尺寸要求的问题时常采用折中处理，在一定程度上影响了减振器减振缓冲的效果。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种可提高惯导系统对振动、冲击环境的适应性，同时又不过多地占用安装空间，从而可满足战术武器平台的尺寸要求的减振缓冲一体化设计式光纤捷联惯导系统。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现:

一种减振缓冲一体化设计式光纤捷联惯导系统，其特征在于：包括外壳罩、底板、底座、惯性组合件、接口板组件；

所述外壳罩为底部和前侧呈开口状的方形壳罩，在外壳罩的四角分别一体设置有竖向连接柱，在竖向柱上设置有中心孔，在每处中心孔的上端和下端分别安装有T形橡胶减振套，在中心孔内及上下T形橡胶减振套内穿装有螺柱，螺柱的上端套装挡板并固定连接有锁紧螺母，螺柱的下端与设置于底座边角上的螺纹孔连接，使外壳罩通过由T形橡胶减振套、螺柱及相连构件构成的四组减振缓冲单元悬装于底座上方；

所述接口板组件固定安装于外壳罩的前侧开口处；

所述惯性组合件安装在底板上端，在底板上端还安装有电源组件，所述底板与外壳罩的底部开口处固定连接，使惯性组合件和电源组件封装于外罩壳内。

进一步的：惯性组件包括台体，在台体的上端固定有FOG-7A三轴光纤陀螺仪，在台体的两侧分别安装有加速度计采集板和系统解算板，在台体的内部固定安装有加速度计组件，加速度计组件安装在台体内部提供的安装面上，并通过台体提供的安装靠面实现加速度计与 FOG-7A三轴光纤陀螺仪之间的基准传递。

更进一步的：所述FOG-7A三轴光纤陀螺仪由环圈组件、光源板、泵浦激光器、解算板构成，环圈组件、光源板及泵浦激光器组成三个相互正交的光纤陀螺，用于感知三个正交方向的角速度，并将角速度信号传递至解算板，由解算板完成信号的解析及输出。

更进一步的：加速度计组件由加速度计支架和三个石英加速度计组成，加速度计之间按照两两正交方式安装。

进一步的：接口板组件由面板、接口板、GPS模块及电连接器，所述面板与外壳罩的前侧固定连接，所述接口板、GPS模块及电连接器均安装到面板上。

进一步的：所述电源组件包括电源模块和滤波器。

更进一步的：在底板上对应于电源模块安装板的位置设置有电源模块更换槽，在底板的下方还固定有封盖电源模块更换槽的盖板。

进一步的：在外壳罩的底部边缘设置有向下延伸的防雨挡边，所述底板的上部嵌入到防雨挡边内，在底板与外壳罩的底部接触端面之间还设置有一圈密封条，使底板与外壳罩的底部形成密封接触配合。

本发明具有的优点和积极效果：

本发明通过采用惯导系统与减振缓冲单元一体化集成式设计，将减振缓冲单元直接耦合在惯导系统上，相比于现有的分体式减振缓冲单元设计设计，节省了占用空间，既提高了惯导系统对振动、冲击环境的适应性，同时又不过多地占用安装空间，满足战术武器平台的尺寸要求。

附图说明

图1是本发明的整体外观示意图；

图2是本发明惯性组件的整体安装结构示意图；

图3是本发明惯性组件的的分体式设计示意图；

图4是本发明FOG-7A三轴光纤陀螺仪的立体分解示意图；

图5是本发明加速度计组件的结构示意图；

图6是本发明接口板组件的立体分解示意图；

图7是本发明电源组件和底板的结构示意图；

图8是本发明底板的结构示意图；

图9是本发明减振缓冲单元剖视图；

图10是本发明底板与外壳罩连接示意图；

图11是本发明整体立体分解图；

图12是本发明底板与外壳罩连接局部剖视图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。

一种减振缓冲一体化设计式光纤捷联惯导系统，请参见图1-12，其发明点位：包括外壳罩1、底板4、底座5、惯性组合件6、接口板组件2和四组减振缓冲单元3。

所述外壳罩为底部和前侧呈开口状的方形壳罩，外壳罩通过四组减振缓冲单元与底座连接。所述接口板组件固定安装于外壳罩的前侧开口处；所述惯性组合件安装在底板上端，在底板上端还安装有电源组件，所述底板与外壳罩的底部开口处通过螺钉9固定连接，使惯性组合件和电源组件封装于外罩壳内。

惯性组件由台体6.5、FOG-7A三轴光纤陀螺仪6.1、加速度计组件6.4、加速度计采集板 6.3、系统解算板6.2等主要部件组成，台体为其余部件提供安装基础，如图2所示。FOG-7A 三轴光纤陀螺仪能够感知惯导系统在三个正交方向上的角速度信息，加速度计组件能够感知惯导系统在三个正交方向上的加速度信息并通过加速度计采集板对加速度信号进行采集和输出。角速度信息和加速度信息汇总至系统解算板，由系统解算板完成对惯导系统姿态、速度、航向等信息的解算，最后通过接口板组件输出。FOG-7A三轴光纤陀螺仪与加速度组件之间采用分体式设计，如图3所示，可为系统调试和加速度计更换提供便捷的拆装方式。

FOG-7A三轴光纤陀螺仪主要由环圈组件6.1.3、光源板6.1.2、泵浦激光器6.1.5、解算板6.1.1等主要部件组成，如图4所示，环圈组件、光源板及泵浦激光器组成三个相互正交的光纤陀螺，用于感知三个正交方向的角速度，并将角速度信号传递至解算板，由解算板完成信号的解析及输出。通过台体提供的安装靠面6.1.4实现加速度计组件与FOG-7A三轴光纤陀螺仪之间的基准传递。

加速度计组件由加速度计支架6.4.2和石英加速度计6.4.1组成，如图5所示，加速度计支架为加速度计提供安装基础，加速度计之间按照两两正交方式安装。其中，在加速度计支架的一侧设置有安装靠面6.4.3，加速度计组件与FOG-7A三轴光纤陀螺仪通过安装靠面的定位方式实现基准的传递如图4、5所示，定位完毕后旋紧安装螺钉进行紧固。

接口板组件由接口板2.1、GPS模块2.2、面板2.3以及电连接器2.4等主要部件组成，如图6所示，面板为其余部件提供安装基础。接口板组件负责处理与外界信息的交换。

系统的供电由电源组件提供，电源组件主要由电源模块7.1和滤波器7.2构成，安装在底板上。底板作为安装基础为其余部件(包括电源组件和惯性组合件)提供结构支撑，为便于电源模块的更换，在底板背面开设电源模块更换槽4.1，如图8所示，并在底板下端设置凹台，在凹台内安装可拆卸的盖板8，以实现在工作过程中，对电源模块更换槽的封盖，盖板如图7所述。在更换电源模块时无需对系统进行拆卸，仅通过打开更换槽上的盖板即可完成对电源模块的更换，提高系统维保的效率和便捷性。

上述主要介绍了惯导系统的组成部分，下面介绍惯导系统的减振缓冲单元。惯导系统的减振缓冲单元集成耦合在外壳罩上即：外壳罩不仅对系统起保护、密封作用还具有减振缓冲功能。减振缓冲单元由底座、外壳罩、T型橡胶减振套3.1、螺母3.2、盖形螺母3.3、螺柱 3.5、挡板3.4等部件组成，如图1所示。减振缓冲单元的内部结构如图9所示，T型橡胶减振套上下分布于外壳罩的边角的竖向连接柱1.1的上端和下端，位于下方的T型橡胶减振套置于底座安装面上，位于上方的T型橡胶减振套置于外壳罩安装面上。螺柱通过中心孔将挡板、上下T型橡胶减振套以及外壳罩和底座相连，并通过螺母紧固，该连接方式将上下两T型橡胶减振套组成并联系统，在螺纹防松方面采用双螺母防松措施，位于下部的普通螺母用于锁紧，位于上部的盖型螺母用于防松同时兼具保护和美观的作用。

通过在惯导系统四周对称布置四个减振缓冲单元并调整减振缓冲单元的支撑中心与惯导系统的重心至一致如图10所示，在实现减振缓冲的效果同时避免产生对惯导系统精度有害的角运动。惯导系统的真实重心与理论分析重心存在偏差，将设备通过底板上预设的调平切口 4.2如图8所示架设至调平工装上，通过粘贴配重片等方式对设备重心进行微调，直至与支撑中心保持一致。

集成式减振缓冲单元的设计将使设备在工作状态时处于悬挂状态，考虑到冲击载荷的作用，需对外壳罩与底板之间的连接强度进行强化设计。外壳罩与底板之间通过对称分布的8 个M4螺钉连接如图11所示，其剖视结构如图12所示，通过将底板与外壳罩之间的连接面和密封条10压紧面分离式设计，实现刚性连接面12与柔性接触面11的错位设置，提升底板与外壳之间的连接强度。另外，在外壳四周设置防雨挡边5.1(也称防雨檐)结构如图12所示，增加设备防水、密封的可靠性，提升惯导系统对淋雨等恶劣环境的适应性。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。