一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车的制作方法

1.本实用新型涉及惯性导航产品测试设备技术领域，特别涉及一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车。


背景技术：

2.惯性导航产品能够实时提供运载体的速度、位置、姿态的运动信息，被广泛应用于车辆、船舶的导航中。在惯性导航产品出厂前，需要对惯性导航产品在模拟车辆、船舶运载体的动态情况下进行导航精度动态测试。目前，通常将被测的惯性导航产品安装于试验车中，利用试验车的运动模拟车辆、船舶运载体的动态情况，并将被测惯性导航产品与基准设备的导航结果进行对比，得到被测惯性导航产品的动态测试精度。
3.目前，用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车还未有统一的国家标准，因此经常存在一些如下的问题：
4.（1）基准设备配备不全面造成评价信息不全面；
5.（2）缺少同步信号装置，造成各个设备的输出有延时或不同步，进而导致精度评价不准确；
6.（3）设备布置不科学，造成操作人员的操作不便；
7.（4）无法满足长航时动态测试的需求，即由于无法满足长航时供电需求以及受姿态基准长航时精度的限制，不能在长时间（一般超过8小时）地在试验车动态行驶中测试船舶用惯性导航产品的导航精度。


技术实现要素：

8.鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车，该试验车配备全面的基准设备以提供完备的评价信息，采用了同步信号装置以对比同一时刻的被测惯性导航产品与基准设备的导航结果，并且对设备进行科学布置以提高操作人员的操作便捷性，配备取力发电机和ups来满足长航时供电需求，利用差分gps接收机的位置信息和高精度惯性导航设备进行组合导航来满足姿态基准的长航时精度，克服了现有试验车无法满足长航时测试的问题，实现了惯性导航产品的长航时的动态测试，具有较强的实用性。
9.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车，包括试验车载体，所述试验车载体的车头内安装有发动机和取力发电机，所述取力发电机的力输入端与发动机的力输出端连接，所述试验车载体的车身内安装有机柜，所述机柜内安装有触摸式显示屏、工控机、发电机服务器、差分gps接收机和同步信号装置，所述发电机服务器与取力发电机电性连接，所述试验车载体的车头顶部安装有第一gps天线，所述试验车载体的车身车顶尾部安装有第二gps天线，所述第一gps天线和第二gps天线分别与差分gps接收机通信连接，所述试验车载体内的最后方安装有安装板，所述安装板上安装有里程计、高程计和高精度惯性导航设备，所述高精度惯性导航设备与差分
gps接收机电性连接，所述安装板上还用于安装被测惯性导航设备，所述同步信号装置分别与高精度惯性导航设备、里程计、高程计、差分gps接收机电性连接，所述高精度惯性导航设备、里程计、高程计、差分gps接收机、触摸式显示屏分别与工控机电性连接，所述同步信号装置和工控机还分别用于电性连接被测惯性导航设备。
10.优选地，所述机柜内还安装有ups和转换电源模块，所述取力发电机的交流电输出端与ups的交流电输入端电性连接，所述ups的交流电输出端分别与触摸式显示屏、工控机的电源输入端电性连接，所述ups的直流电输出端分别与高精度惯性导航设备、高程计、同步信号装置、转换电源模块、差分gps接收机的电源输入端电性连接，所述ups的直流电输出端还用于电性连接被测惯性导航设备的电源输入端，所述转换电源模块的电源输出端与里程计的电源输入端电性连接。
11.优选地，所述转换电源模块为 24v转 5v电源模块。
12.优选地，所述第一gps天线和第二gps天线的间距大于1m。
13.优选地，所述试验车载体采用改造安装的汽车，所述汽车拆掉除驾驶员座椅和副驾驶座椅外的其余原车自带座椅。
14.优选地，所述汽车为新世代全顺2.2t长轴15座高顶汽车。
15.优选地，所述机柜安装于试验车载体的驾驶员座椅后方。
16.优选地，所述试验车载体内还安装有双人沙发座椅，所述双人沙发座椅位于机柜之后。
17.优选地，所述双人沙发座椅的前端与机柜的前面板之间的距离为300~400mm。
18.优选地，所述安装板的两侧开设有与试验车载体内最后方凸起的轮胎盖相适应的豁口。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
20.（1）采用由包括第一gps天线、第二gps天线及差分gps接收机、高精度惯性导航设备、里程计、高程计组成的基准设备，提供了完备且高精度的包括速度、经度、纬度、高度、姿态在内的基准信息；相较于单点gps信号，采用差分gps信号提高了经度、纬度基准的精度；采用差分gps导航信息与高精度惯性导航设备导航信息进行组合导航，保证了高精度惯性导航设备的长航时姿态基准精度；
21.（2）配备了同步信号装置，能采集并对比同一时刻的被测惯性导航产品与基准设备的导航结果，避免了由于各个设备间信号传输延时或不同步造成的精度评价误差；
22.（3）配备了触摸式显示屏，并且座椅位置和高度设计考虑到座椅与机柜的距离和触摸式显示屏的高度，便于操作且具有良好的乘坐舒适度；
23.（4）配备了取力发电机和发电机服务器，解决了长航时供电问题。
24.该试验车配备全面的基准设备以提供完备的评价信息，采用了同步信号装置以对比同一时刻的被测惯性导航产品与基准设备的导航结果，并且对设备进行科学布置以提高操作人员的操作便捷性，克服了现有试验车无法满足长航时测试的问题，实现了惯性导航产品的长航时的动态测试，具有较强的实用性。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例的一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车的布
局示意图。
26.图2为本实用新型实施例的一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车中的第一gps天线和第二gps天线的安装示意图。
27.图3为本实用新型实施例的一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车中的机柜及机柜中安装的设备布局示意图。
28.图4为本实用新型实施例的一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车中的安装板结构示意图。
29.图5为八个某被测惯性导航设备安装于试验车中的布局示意图。
30.图6为本实用新型实施例的一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车中的取力发电机的工作原理示意图。
31.图7为本实用新型实施例的一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车中各设备的电源供应原理示意图。
32.图8为本实用新型实施例的一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车中用于被测惯性导航产品精度评价的信号传输原理示意图。
33.图中标记：1、试验车载体，2、第一gps天线，3、机柜，4、双人沙发座椅，5、安装板，51、豁口，6、高精度惯性导航设备，7、里程计，8、高程计，9、取力发电机，10、发动机，11、第二gps天线，12、触摸式显示屏，13、工控机，14、发电机服务器，15、ups，16、 24v转 5v电源模块，17、差分gps接收机，18、同步信号装置，19、被测惯性导航设备。
具体实施方式
34.为了让本实用新型的上述特征和优点更明显易懂，下面特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
35.如图1~8所示，本实施例提供了一种用于惯性导航产品长航时动态测试的试验车，包括试验车载体1，所述试验车载体1的车头内（如前置发动机安装箱内）安装有发动机10和取力发电机9，所述取力发电机9的力输入端与发动机10的力输出端连接，所述试验车载体1的车身内安装有机柜3，所述机柜3内安装有触摸式显示屏12、工控机13、发电机服务器14、差分gps接收机17和同步信号装置18，所述发电机服务器14与取力发电机9电性连接，所述试验车载体1的车头顶部安装有第一gps天线2，所述试验车载体1的车身车顶尾部安装有第二gps天线11，所述第一gps天线2和第二gps天线11分别与差分gps接收机17通信连接，所述试验车载体1内的最后方安装有安装板5，所述安装板5上安装有里程计7、高程计8和高精度惯性导航设备6，所述高精度惯性导航设备6与差分gps接收机17电性连接，所述安装板5上还用于安装被测惯性导航设备19，所述同步信号装置18分别与高精度惯性导航设备6、里程计7、高程计8、差分gps接收机17电性连接，所述高精度惯性导航设备6、里程计7、高程计8、差分gps接收机17、触摸式显示屏12分别与工控机13电性连接，所述同步信号装置18和工控机13还分别用于电性连接被测惯性导航设备19。
36.其中，第一gps天线2、第二gps天线11及差分gps接收机17、高程计8、里程计7、高精度惯性导航设备6属于试验车的基准设备；通过第一gps天线2和第二gps天线11分别接收gps信号，以形成差分gps信号并传给差分gps接收机17，差分gps接收机17的作用是接收第一gps天线2和第二gps天线11接收获得的差分gps信号，解析出差分gps提供的经度和纬度
信息，以提供经度和纬度基准；高程计8提供高度基准；里程计7提供速度基准；高精度惯性导航设备6提供姿态基准。发电机服务器14的作用是给取力发电机9发送驱动和控制信号，以控制取力发电机9正常工作；工作中的取力发电机9为各种电子设备提供电源，满足长航时供电的需求。触摸式显示屏12的作用是用于输入控制被测惯性导航设备19和各个基准设备的命令，以控制被测惯性导航设备19和各个基准设备的工作状态；采用触摸式显示屏12让试验人员不用通过鼠标和键盘即可进行操控，简约了操作空间，并提高了在试验车运动状态下的操作便捷性。工控机13的作用是接收、保存并对比被测惯性导航设备19和各个基准设备的导航信息。同步信号装置18（本质上是一个脉冲发生器）的作用是给被测惯性导航设备19和各个基准设备发送同步信号，使得被测惯性导航设备19和各个基准设备在接收到同步信号后发出同一时刻的导航信息，避免由于各个设备信号传输的延时或不同步造成的精度评定误差。
37.如图8所示，试验车中用于被测惯性导航产品精度评价的信号传输原理为：同步信号装置18给高精度惯性导航设备6、里程计7、高程计8、差分gps接收机17和被测惯性导航设备19发送同步信号，高精度惯性导航设备6、里程计7、高程计8、差分gps接收机17和被测惯性导航设备19在接收到同步信号后发出同一时刻的导航信息给工控机13，具体而言，高精度惯性导航设备6发送姿态基准，里程计7发送速度基准，高程计8发送高度基准，差分gps接收机17发送经度和纬度基准，被测惯性导航设备19发送包括速度、经度、纬度、高度、姿态在内的导航信息，工控机13接收各个设备的导航信息进行保存和对比，得到被测惯性导航设备19的动态测试精度。
38.相较于单点gps信号提供的经度、纬度基准的精度为5m，本实施例采用采用基于双gps天线的差分gps信号提供的经度、纬度基准的精度为0.2m，使得经度、纬度基准的精度得到大幅的提升，提高了对被测惯性导航设备19经度、纬度精度评定的可靠性和准确性。同时，差分gps接收机还将高精度的经度、纬度基准发送给高精度惯性导航设备6用于组合导航提高高精度惯性导航设备6输出的姿态基准的精度，克服了高精度惯性导航设备6在长航时情况下，由于惯性器件的累积误差，无法保证长航时后期（8小时之后）姿态基准的准确性的问题。为了保证差分gps信号的准确性，所述第一gps天线2和第二gps天线11的间距优选但不局限于大于1m。
39.在本实施例中，所述机柜3内还安装有ups15和转换电源模块，所述取力发电机9的交流电输出端与ups15的交流电输入端电性连接，工作中的取力发电机9将发动机10输出的机械能转换为220v交流电给ups15充电，克服了ups15供电极限为8小时而无法满足长航时（超过8小时）供电的问题；所述ups15的交流电输出端分别与触摸式显示屏12、工控机13的电源输入端电性连接，所述ups15的直流电输出端分别与高精度惯性导航设备6、高程计8、同步信号装置18、转换电源模块12、差分gps接收机17的电源输入端电性连接，所述ups15的直流电输出端还用于电性连接被测惯性导航设备19的电源输入端，所述转换电源模块的电源输出端与里程计7的电源输入端电性连接。
40.在本实施例中，所述转换电源模块为 24v转 5v电源模块16。如图7所示，试验车中各设备的电源供应原理为：ups15的作用是作为充电电池为试验车提供220v交流电和 24v直流电：220v交流电为触摸式显示屏12和工控机13供电； 24v直流电为高精度惯性导航设备6、高程计8、被测惯性导航设备19、同步信号装置18和差分gps接收机17供电，同时 24v直
流电传输给 24v转 5v电源模块16转变为 5v直流电； 24v转 5v电源模块16的作用是将ups15输出的 24v直流电转换为 5v直流电给里程计7供电。
41.在本实施例中，所述试验车载体1采用改造安装的汽车，具体改造安装的方式为：所述汽车拆掉除驾驶员座椅和副驾驶座椅外的其余原车自带座椅，即驾驶员席之后至车尾空间为试验车的加装空间。其中，所述汽车优选但不局限于为新世代全顺2.2t长轴15座高顶汽车，整车系统通过上述的改造安装后作为试验车载体1使用。
42.在本实施例中，所述机柜3安装于试验车载体1的驾驶员座椅后方，用于安装电子设备，如上述的触摸式显示屏12、工控机13、ups15、 24v转 5v电源模块16、差分gps接收机17、同步信号装置18。
43.在本实施例中，所述试验车载体1内还安装有双人沙发座椅4，所述双人沙发座椅4位于机柜3之后，使得试验人员能直接面对机柜3上的触摸式显示屏12。其中，所述双人沙发座椅4的前端与机柜3的前面板之间的距离为300~400mm，优选但不局限于为350 mm，使得试验人员有很好的乘坐舒适度。
44.在本实施例中，所述安装板5的两侧开设有与试验车载体1内最后方凸起的轮胎盖相适应的豁口51，使得安装板5平稳安装在试验车载体1上。安装板5上除了高程计8、里程计7和高精度惯性导航设备6占用的位置外，剩余的位置用于安装被测惯性导航设备19，假设安装板5的尺寸为1470 mm
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1740 mm（长
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宽），若某被测惯性导航设备19的尺寸为453 mm
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245 mm（长
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宽），则最多可以在安装板5上安装八个该被测惯性导航设备19同时进行动态测试。
45.特别需要说明的是，本实施例中提及的各种电子设备均可采用现有成熟产品，在此不再赘述。
46.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做任何简单的修改、均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。