一种模块化光纤陀螺惯性导航系统的制作方法

1.本实用新型涉及航空惯性导航技术领域，具体涉及一种模块化光纤陀螺惯性导航系统。


背景技术：

2.随着航空装备的发展，对惯性导航系统提出了低成本和小型化的要求。目前，在光纤陀螺惯性导航系统内部，各功能组件，如光纤陀螺惯性测量单元、量化电子硬件、二次电源、入口滤波、导航计算机、卫星接收机等的模块化程度低、通用化程度差，导致设计周期长、生产和维护成本高、技术风险大。
3.目前，光纤陀螺惯性导航系统一般采用插板方式的设计思路，较好的解决了电子硬件的维护性，但因为该设计需要适配系统机箱尺寸，导致不同系统之间的电子部件和惯性测量单元无法互换，且该设计空间利用率较低，造成结构重量高、体积大，无法满足日益增长的快速性、低成本和小型化研发需求。
4.将各功能组件做成标准化模块，并改变其组合安装方式，可有效的降低成本、减小系统体积、缩短新产品研发周期、降低技术风险，对提高产品竞争力具有重要意义。因此，一种实用的模块化光纤陀螺惯性导航系统成为技术突破的主要问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的：提供了一种模块化光纤陀螺惯性导航系统，采用模块化的设计理念，各模块采用标准接口，通用性好。根据不同应用需求，可通过对各模块的裁剪与组合，实现满足需求的产品快速研制，同时大幅降低因重新开发所带来的技术风险。
6.本实用新型的技术方案：为了实现上述发明目的，提出一种模块化光纤陀螺惯性导航系统，包括前部的电子硬件部分和后部的光纤陀螺惯性测量单元部分；所述光纤陀螺惯性测量单元通过密封连接电缆组件与系统电子硬件实现信号交联。
7.所述电子硬件通过所述密封连接电缆组件为所述惯性测量单元中的光纤陀螺和加速度计提供所需的电源信号，并接收来自于所述惯性测量单元的光纤陀螺输出和加速度计输出信号。
8.所述密封连接电缆组件包括气密连接器、电连接器，所述气密连接器穿过所述电子硬件和所述惯性测量单元中间的机箱墙壁，其一端通过电连接器与所述电子硬件实现交联，另一端通过电连接器分别与惯性测量单元中的光纤陀螺和加速度计实现交联。
9.优选的，所述气密连接器采用玻璃烧结工艺制作而成。
10.优选的，所述电连接器可以选用j30jz系列微型矩形电连接器。
11.该光纤陀螺惯性导航系统实现了模块化设计，满足通用化要求，有效缩短了研发周期、降低了开发成本、提升了产品技术成熟度，并具有小型化与轻量化特点。
12.所述的电子硬件部分由载板和各功能模块组成，所述功能模块包括电源滤波模块、电源转换模块、模拟信号量化模块、卫星导航信息处理模块、惯性导航与组合导航信息
处理模块。
13.所述载板通过螺钉安装于机箱前面板上，主要功能是接收来自外界的电源信号、数据信息，向外界发送经过处理的数据信息；接收来自惯性测量单元的数据信息、向惯性测量单元发送所需的二次电源信号和控制信息；同时为安装于载板上的各功能模块之间提供电源信号和数据信息交互的公共传输通道。
14.所述电源滤波模块通过螺钉安装于所述载板上，主要功能是接收来自于载板的外界28v直流供电，对其进行滤波处理后再通过载板输出至电源转换模块。
15.所述电源转换模块通过螺钉安装于载板上，主要功能是通过载板接收来自于电源滤波模块的28v直流供电，对其进行电平转换后再通过载板将转换后的
±
5v、
±
15v、
±
3.3v电源信号输出至其他功能模块。
16.所述模拟信号量化模块通过螺钉安装于载板上，主要功能是通过载板，以 rs-422总线接收来自于惯性导航与组合导航模块的控制信息，以rs-422总线接收来自于惯性测量单元中的加速度计模拟输出量，对其进行采样、量化、保持等处理后，以数字量的形式通过载板，以rs-422总线形式输出至惯性导航与组合导航模块。
17.所述卫星导航模块通过螺钉安装于载板上，主要功能是通过射频连接器接收来自于卫星导航天线的卫星导航射频信号，通过下变频、基带数字信号处理、导航信息解算等处理得到卫星导航信息，并通过载板以rs-422总线接口形式输出至惯性导航与组合导航模块。
18.所述惯性导航与组合导航模块通过螺钉安装于载板上，主要功能是通过载板以rs-422总线接收来自于惯性测量单元的光纤陀螺输出信息、通过载板以 rs-422总线接收来自于模拟信号量化模块的加速度计输出信息、通过载板以 rs-422总线接收来自于卫星导航模块的卫星导航信息，在对上述信息进行惯性导航解算与组合导航解算后，通过载板以rs-232、rs-422、rs-429、can、 mil-1553b等总线形式，输出给外界设备。
19.所述电子硬件部分通过载板与前面板之间的螺钉连接，安装于产品机箱上，该部分可以作为一个单独模块进行更换，以实现新产品的快速研制。
20.所述电子硬件部分中的电源滤波模块、电源转换模块、模拟量信号量化模块、卫星导航模块、惯性导航与组合导航模块等通过螺钉连接，安装于载板上，这些功能模块可以根据产品需求进行裁剪和更换。
21.上述两种级别的模块化设计，可以通过模块裁剪与更换，满足不同的输入输出电源、系统功能，以及对外接口等需求。
22.所述光纤陀螺惯性测量单元由多种通用化可更换功能模块组成。其特征在于，所述的惯性测量单元部分包括光纤陀螺、加速度计、本体结构件、减振器。
23.光纤陀螺安装于本体结构件上，主要功能是敏感外界角运动，通过密封连接电缆组件和电子硬件部分的载板连接，接收来自于惯性导航与卫星导航模块的控制信息，通过密封连接电缆组件和电子硬件部分的载板连接，向惯性导航与卫星导航模块输出敏感轴方向上的角速度信息。
24.加速度计安装于本体结构件上，主要功能是敏感外界线运动，通过密封连接电缆组件和电子硬件部分的载板连接，向模拟信号量化模块输出敏感轴方向上的线速度信息。
25.减振器安装于本体结构件上，主要功能是对外界振动输入的幅值进行衰减，以减
小光纤陀螺和加速度计因为振动所导致的性能劣化。
26.本体结构件用于安装上述部组件，通过在光纤陀螺安装面上预留不同陀螺的安装孔位、在加速度计安装面上预留多种加速度计的安装孔位、在减振器安装面上预留多种减振器的安装孔位，实现了同一种本体结构件和不同光纤陀螺、加速度计、减振器的适配，从而实现了惯性测量单元内部模块的可裁剪性和可替换性。
27.惯性测量单元部分通过减振器与机箱之间的螺钉连接，安装于产品机箱内壁上，该部分可以作为一个单独模块进行更换，以实现新产品的快速研制。惯性测量单元部分中的光纤陀螺、加速度计、减振器等通过螺钉连接，安装于本体结构上，这些模块可以根据产品需求进行裁剪和更换。上述两种级别的模块化设计，可以通过模块裁剪与更换，满足不同的系统性能、环境条件等需求。
28.本实用新型的有益效果
29.本实用新型通过将光纤陀螺惯性导航系统中的电子硬件及其功能组件做成标准化模块、改变电子硬件各功能模块组合安装方式、预留惯性测量单元本体结构件安装孔、采用密封连接电缆组件等方式，有效降低产品研发成本、减小产品体积、缩短产品研发周期、降低技术风险，在产品小型化、轻量化方面效果显著，对于提高产品竞争力具有重要意义。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型的一些实施例。
31.图1为本技术优选实施例的结构三视图。
32.图2为本技术优选实施例的系统电子硬件的三视图。
33.图3为本技术优选实施例的惯性测量单元的三视图。
34.图4为本技术优选实施例的密封连接电缆组件的三视图。
35.图中的部件用数字表示如下：
36.1-系统电子硬件、2-光纤陀螺惯性测量单元、3-载板、4-量化器模块、5-二次电源模块、6-入口滤波模块、7-导航计算机模块、8-卫星导航接收机模块、9
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光纤陀螺、10-加速度计、11-减振器、12-本体结构件、13-密封连接电缆组件、 14-机箱前面板。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
38.本实用新型提供了一种模块化光纤陀螺惯性导航系统，采用模块化的设计理念，各模块陀螺惯性导航系统分为前部的电子硬件部分和后部的光纤陀螺惯性测量单元部采用标准接口，通用性好。可通过模块的裁剪与组合，满足新产品的快速研制，同时大幅降低技术风险。光纤分。前部的电子硬件由载板和各硬件功能模块组成。后部的光纤陀螺惯性测量单元由光纤陀螺、加速度计以及安装本体结构件等组成。后部的光纤陀螺惯性测量单元通过密封连接电缆组件与前部的系统电子硬件实现信号交联。该光纤陀螺惯性导航系统实现了模块化设计，满足通用化要求，有效缩短了研发周期、降低了开发成本、提升了技术成熟度，并实现了小型化与轻量化目标。
39.为更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细说明。
40.如图1所示，本实施例所述的一种模块化光纤陀螺惯性导航系统，由系统电子硬件1和光纤陀螺惯性测量单元2组成，其中系统电子硬件1由多种通用化可更换功能模块组成。系统电子硬件1安装在光纤陀螺惯性导航系统的前部，光纤陀螺惯性测量单元2安装在光纤陀螺惯性导航系统的后部气密仓内。后部的光纤陀螺惯性测量单元2通过密封连接电缆组件与前部的系统电子硬件1实现供电与信号交联。
41.如图2所示，所述的电子硬件部分由载板3和各功能模块组成，各功能模块包括模拟信号量化模块4、电源转换模块5、电源滤波模块6、惯性导航与组合导航模块7、卫星导航模块8。载板3通过m3的螺钉安装在系统机箱前面板上，载板3正面安装电源转换模块5、电源滤波模块6、卫星导航模块8。载板 3背面安装模拟信号量化模块4、惯性导航与组合导航模块7。
42.如图3所示，所述的惯性测量单元部分由陀螺9、加速度计10、减振器11 和本体结构件12组成。陀螺9通过m6螺钉安装于本体结构件上，加速度计 10通过m2.5螺钉安装于本体结构件上，减振器11通过m3螺钉安装于本体结构件上，本体结构件通过m4螺钉安装在系统机箱内壁上。
43.如图4所示，所述的密封连接电缆组件13通过气密连接器安装于机箱中间墙壁上，一端连接惯性测量单元，一端连接电子部件。电子部件通过m3螺钉安装于机箱前面板14上。