專利名稱:一種數(shù)字溫控動基座自對準航姿儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種航姿儀,尤其涉及一種數(shù)字溫控動基座自對準航姿儀。
背景技術(shù):
隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,科技研究人員研發(fā)生產(chǎn)各種各樣的航姿儀以滿足航 海、飛行和各種運動載體的要求。如海上航行的船舶、艦艇,通常都是使用平臺陀螺羅經(jīng)儀 來測量船舶的航向和姿態(tài)。為滿足各種飛行體、船舶、坦克、汽車等運動載體的航向姿態(tài)測 量和控制需要,科技工作者開發(fā)研制了各式各樣航姿儀。同時科技工作者根據(jù)航姿儀的應(yīng) 用領(lǐng)域和要求精度,分別采用不同結(jié)構(gòu)的陀螺、加速率表等慣性器件組成航姿儀,與相同精 度的平臺陀螺羅經(jīng)儀相比較,捷聯(lián)式陀螺導(dǎo)航儀所選用的陀螺精度要高些。然而,外部環(huán)境 溫度的變化將大大降低陀螺的精度。為此,科技工作者通常對陀螺、加表等慣性器件采用恒 溫的措施來保證陀螺、加表的精度。一般都是采用模擬恒溫控制電路,如圖3所示,溫度傳 感器3所敏感的溫度信號Vt輸送到誤差比較電路17,同時將精密電壓參考基準電路16的 信號Vk —同輸入誤差比較電路17。經(jīng)電路17運算處理后將誤差電壓AV輸入電路18,經(jīng) 誤差積分比例放大電路18處理后得到溫度變化的電壓信號Vc,該電壓信號\輸入功率放 大電路12,功率放大電路12根據(jù)V。的變化量輸出加熱功率W。給陀螺1和加表2的恒溫槽 加熱電路13。由于模擬恒溫控制電路采用了精密電壓參考基準電路、溫度誤差比較電路和 誤差積分比例放大電路,其電路復(fù)雜,測量調(diào)試繁雜。因此,一般需要在常溫、高、低溫的工 作條件下測量、調(diào)試3次以上,每次測量、調(diào)試需要三個工作日。同時恒溫控制精度只能達 到士3°C,因此材料費用較大,人工耗費較大。
實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,本實用新型提供一種能滿足不同使用要求的數(shù)字 溫控動基座自對準航姿儀,能有效的解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。為了實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用的技術(shù)方案是公開一種數(shù)字溫控動基座自 對準航姿儀,其主要由陀螺、加表和溫度傳感器組成,陀螺測量得出的角速率、加表測量得 出的加速度、溫度傳感器測量得出的溫度信號輸送給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 將陀螺以及加表的誤差信號輸入數(shù)據(jù)采集處理器,經(jīng)過數(shù)據(jù)采集處理器中的CPU對數(shù)據(jù)進 行運算處理后,一路將所得到的載體航姿數(shù)據(jù)信號通過數(shù)字串口輸出,另一路溫度信號輸 入D/A溫度控制信號數(shù)摸轉(zhuǎn)換,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換處理后輸入溫度控制數(shù)字電路控制恒溫槽的加 熱系統(tǒng)。其電路原理為溫度傳感器所敏感的溫度信號Vt輸送到數(shù)據(jù)采集處理器,經(jīng)數(shù)據(jù) 采集處理器處理后通過I/O串口輸入D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊計算得出溫度變化的電壓信號\, 將該電壓信號\輸入功率放大電路,功率放大電路根據(jù)\的變化量輸出加熱功率W。給恒 溫槽加熱電路。A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將陀螺的零位誤差、線性誤差、交叉耦合誤差、溫度誤差以及加
3表的偏置誤差、線性誤差、交叉耦合誤差、溫度誤差分別進行補償和處理后輸入數(shù)據(jù)采集處 理器。與現(xiàn)有技術(shù)相比,該實用新型帶來的有益效果為本實用新型數(shù)字溫控動基座自 對準航姿儀是帶數(shù)字溫度控制的捷聯(lián)陀螺航姿儀,它具有在動基座條件下,完成自動航姿 初始對準并在航行時能實現(xiàn)航姿保持和航姿校正,可廣泛應(yīng)用于航海和飛行的姿態(tài)測量和 控制。由于數(shù)字電路精度高,重復(fù)性、穩(wěn)定性好,因此該數(shù)字溫控動基座自對準航姿儀具 有下列優(yōu)點1、提高了恒溫控制精度,在全溫度范圍內(nèi),恒溫控制的精度由原來的士3°C提高到 士0.5°C。提高恒溫控制精度后,可降低陀螺的采購成本約15%。2、由于數(shù)據(jù)采集處理模塊是陀螺經(jīng)羅儀上必備部分。實現(xiàn)數(shù)字恒溫控制僅在此基 礎(chǔ)上增加一路A/D,并通過微處理器的一個I/O接口進入D/A轉(zhuǎn)換。從而降低了材料成本, 同時簡化了控制電路。3、使用專門開發(fā)的控制軟件控制功效放大電路和加熱電路,不需要精密基準電壓 參考電路,誤差比較電路和積分比例放大電路,每臺產(chǎn)品可減少原材料費用約5%。4、減少了測量調(diào)試工作量,節(jié)省了人工成本,只需在常溫、高、低溫工作條件下,通 過外測數(shù)據(jù),測量調(diào)試一次就可以完成恒溫控制的調(diào)試工作,每臺產(chǎn)品平均可節(jié)省6個工 作日以上,節(jié)省人工成本10%以上。
圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)框圖;圖2為本實用新型實施例的電路的原理示意圖;圖3為現(xiàn)有技術(shù)中模擬恒溫控制電路的原理示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖1-2所示,作為本實用新型的一種實施例,該數(shù)字溫控動基座自對準航姿儀 主要由陀螺1、加表2和溫度傳感器3組成,陀螺1測量得出的角速率、加表2測量得出的加 速度、溫度傳感器3測量得出的溫度信號輸送給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4,A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4 將陀螺1以及加表2的誤差信號輸入數(shù)據(jù)采集處理器5,具體來說,A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4將 陀螺1的零位誤差、線性誤差、交叉耦合誤差、溫度誤差以及加表2的偏置誤差、線性誤差、 交叉耦合誤差、溫度誤差分別進行補償和處理后輸入數(shù)據(jù)采集處理器5。經(jīng)過數(shù)據(jù)采集處理 器5中的CPU對數(shù)據(jù)進行運算處理后,一路將所得到的載體航姿數(shù)據(jù)信號通過數(shù)字串口 6 輸出,另一路溫度信號輸入D/A溫度控制信號數(shù)摸轉(zhuǎn)換7,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換處理后輸入溫度控制 數(shù)字電路8控制恒溫槽9的加熱系統(tǒng)。其電路原理為溫度傳感器3所敏感的溫度信號Vt 輸送到數(shù)據(jù)采集處理器5,經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理器5處理后通過I/O串口輸入D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 11計算得出溫度變化的電壓信號V。,將該電壓信號V。輸入功率放大電路12,功率放大電路 12根據(jù)V。的變化量輸出加熱功率W。給恒溫槽加熱電路13。在航海和飛行中都需要測量載體的航向和姿態(tài),以保證載體沿著正確的路線運
4動,準確達到預(yù)定的目的地,完成航海和飛行的任務(wù)。如圖1所示,它主要是由陀螺1、加表 2、溫度傳感器3以及相應(yīng)電子線路和模塊組成。安裝在載體上的陀螺1測量出載體三個方 向的角速率《x、coy、coz。加表2測量出載體三方向的加速度Ax、Ay、Az。溫度傳感器3測量 溫度信號T。角速度、加速度及溫度信號一起輸給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4,經(jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊4對陀螺1的零位誤差、線性誤差、交叉耦合誤差、溫度誤差以及對加表2的偏置誤差、 線性誤差、交叉耦合誤差、溫度誤差分別進行補償和處理后輸入數(shù)據(jù)采集處理器5。經(jīng)過數(shù) 據(jù)采集處理器5中的CPU對采集的數(shù)據(jù)進行運算處理后,一路將所得到的載體航姿數(shù)據(jù)信 號通過RS422數(shù)字串口 6輸出,另一路溫度信號輸入D/A溫度控制信號數(shù)摸轉(zhuǎn)換7,經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換處理后輸入溫度控制數(shù)字電路8控制恒溫槽9的加熱系統(tǒng),使恒溫槽9的溫度控制在 設(shè)計范圍內(nèi),以保證陀螺1、加表2的性能穩(wěn)定。如圖2所示溫度傳感器3所敏感的溫度信號Vt輸送到數(shù)據(jù)采集處理器5。經(jīng)模 塊處理后通過I/O串口輸入D/A數(shù)摸轉(zhuǎn)換模塊11,經(jīng)計算處理后得到溫度變化的電壓信號 V。,該電壓信號V。輸入功率放大電路12,功率放大電路12根據(jù)V。的變化量輸出加熱功率W。 給陀螺1和加表2的恒溫槽9的恒溫槽加熱電路13,從而將陀螺1、加表2的恒溫槽9的工 作溫度恒溫在設(shè)計的范圍。由于采用了數(shù)字恒溫控制電路,陀螺1、加表2的恒溫槽9的恒 溫控制可達到士0. 5°C。而采用模擬恒溫控制電路,陀螺1、加表2的恒溫槽9的恒溫控制 只能達到士3°C。因此,大大提高了陀螺1、加表2的恒溫槽9的恒溫精度,從而極大地提高 了陀螺1、加表2性能的精度和穩(wěn)定性,提高了航姿儀產(chǎn)品性能指標。以上提供的一個實施例只是對本實用新型的舉例說明,并非對本實用新型的構(gòu)思 和范圍進行限定,在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下,本工作領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員對本 實用新型進行的各種變換和改進,均落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種數(shù)字溫控動基座自對準航姿儀,主要由陀螺、加表和溫度傳感器組成,其特征在于陀螺測量得出的角速率、加表測量得出的加速度、溫度傳感器測量得出的溫度信號輸送給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將陀螺以及加表的誤差信號輸入數(shù)據(jù)采集處理器,經(jīng)過數(shù)據(jù)采集處理器中的CPU對數(shù)據(jù)進行運算處理后,一路將所得到的載體航姿數(shù)據(jù)信號通過數(shù)字串口輸出,另一路溫度信號輸入D/A溫度控制信號數(shù)摸轉(zhuǎn)換,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換處理后輸入溫度控制數(shù)字電路控制恒溫槽的加熱系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字溫控動基座自對準航姿儀,其特征在于其電路原 理為溫度傳感器所敏感的溫度信號Vt輸送到數(shù)據(jù)采集處理器,經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理器處理后 通過I/O串口輸入D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊計算得出溫度變化的電壓信號V。,將該電壓信號\輸 入功率放大電路,功率放大電路根據(jù)V。的變化量輸出加熱功率W。給恒溫槽加熱電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字溫控動基座自對準航姿儀,其特征在于A/D模數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊將陀螺的零位誤差、線性誤差、交叉耦合誤差、溫度誤差以及加表的偏置誤差、線性 誤差、交叉耦合誤差、溫度誤差分別進行補償和處理后輸入數(shù)據(jù)采集處理器。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)字溫控動基座自對準航姿儀,其主要由陀螺、加表和溫度傳感器組成,陀螺測量得出的角速率、加表測量得出的加速度、溫度傳感器測量得出的溫度信號輸送給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將陀螺以及加表的誤差信號輸入數(shù)據(jù)采集處理器,經(jīng)過數(shù)據(jù)采集處理器中的CPU對數(shù)據(jù)進行運算處理后,一路將所得到的載體航姿數(shù)據(jù)信號通過數(shù)字串口輸出,另一路溫度信號輸入D/A溫度控制信號數(shù)摸轉(zhuǎn)換,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換處理后輸入溫度控制數(shù)字電路控制恒溫槽的加熱系統(tǒng)。在動基座條件下,能夠有效的完成自動航姿初始對準并在航行時能實現(xiàn)航姿保持和航姿校正,可廣泛應(yīng)用于航海和飛行的姿態(tài)測量和控制。
文檔編號G01C21/18GK201724678SQ201020193280
公開日2011年1月26日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者卿榮康, 呂良 申請人:重慶仙通智能儀表有限公司