專利名稱：數(shù)字陀螺組合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于撓性陀螺的小型捷聯(lián)慣性組合的改進(jìn)技術(shù)，屬于慣性測
量單元的設(shè)計與集成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
陀螺的發(fā)展由來已久，早期在飛機(jī)和輪船的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中已經(jīng)使用陀螺儀來檢 測轉(zhuǎn)動角速度，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，在導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、無人機(jī)、測井以及紅外成像儀等領(lǐng) 域也引入了陀螺檢測的方式，近年來，陀螺組合已越來越多的被用到非手動操作裝置的姿 態(tài)控制以及防振裝置中。 現(xiàn)目前的數(shù)字陀螺組合一般由壓電陀螺、光纖陀螺等單軸陀螺作為傳感器，通常 采用準(zhǔn)捷聯(lián)方式，這種類型的陀螺組合存在體積大、測試速度慢、功耗大和使用維護(hù)麻煩的 問題；由二自由度的撓性陀螺互為正交的角速度敏感軸保持在近似水平狀態(tài)，在陀螺的每 個敏感軸方向各安裝了一只加速計，用來補(bǔ)償產(chǎn)生的誤差，雖然也能檢測得到角速度的信 號，但只輸出模擬量，限制了陀螺組合的通用性；而且，由于模擬信號的保密性能較差，抗干 擾能力也較弱，不利于在軍事等高科技技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展?，F(xiàn)目前大多數(shù)的終端接收設(shè)備都 已經(jīng)數(shù)字化，要將這種陀螺裝置與終端配套，需專用的上位機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，這 使得終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這也增大了配套設(shè)備的生產(chǎn)成本。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠?qū)⒔撬俾蕯?shù) 字化輸出，方便及時定位故障，抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活且可擴(kuò)展性強(qiáng)的數(shù)字陀 螺組合。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種數(shù)字陀螺組合，包括撓性陀螺模塊；撓性陀螺模
塊由電源模塊供電，所述撓性陀螺模塊與力反饋回路相連；力反饋回路的輸入端接收撓性
陀螺模塊的輸出信號，將信號濾波、放大后反饋回?fù)闲酝勇菽K，撓性陀螺模塊的輸出與數(shù)
字回路的輸入相連，數(shù)字回路的輸出端將角速率的數(shù)字信號輸入到上位機(jī)。 進(jìn)一步的技術(shù)特征，所述數(shù)字回路內(nèi)包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和串口輸
出模塊。 所述數(shù)字回路內(nèi)設(shè)置有隔離輸出模塊，隔離輸出模塊將角速率的模擬信號輸出到 上位機(jī)。 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 、能夠直接輸出角速率的數(shù)字信號，通過數(shù)字回路內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換和單片機(jī)對數(shù)據(jù) 信號進(jìn)行處理，從串口輸出模塊直接得到角速率的數(shù)字量，增強(qiáng)了陀螺組合與外部設(shè)備的 通用性。 2、方便對陀螺組合進(jìn)行故障檢測，上位機(jī)接收到的數(shù)字信號能準(zhǔn)確反應(yīng)陀螺組合 的工作狀態(tài)，當(dāng)陀螺組合出現(xiàn)故障時，通過數(shù)字信號能實(shí)現(xiàn)及時定位，方便工作人員迅速維修和處理故障。 3、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，在力反饋回路中對模擬信號進(jìn)行了濾波抗干擾、校正 以及功率放大處理，采用隔離輸出的模擬信號具有較強(qiáng)的抗干擾能力，陀螺組合的可靠性 也得到進(jìn)一步加強(qiáng)。 4、結(jié)構(gòu)靈活、可擴(kuò)展性強(qiáng)、穩(wěn)定性好和抗沖擊能力強(qiáng)，且成本較低；由于采用模塊 式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要增加新的功能模塊，改進(jìn)后的捷聯(lián)式陀螺組合可廣泛應(yīng)用于各種導(dǎo)彈 導(dǎo)航系統(tǒng)、無人機(jī)、測井、紅外成像儀、高炮瞄穩(wěn)儀等領(lǐng)域。對撓性陀螺組合進(jìn)行數(shù)字化后， 只需通用計算機(jī)即可進(jìn)行導(dǎo)航解算，提高了陀螺組合的通用性，也克服了壓電陀螺，光纖陀 螺體積大，功耗高的缺點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型數(shù)字陀螺組合的原理方框圖； 圖2為撓性陀螺模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1中，1-電源?！姥耄?-撓性陀螺?！姥?，3-力反饋回路，4-數(shù)字回路，5-上位機(jī)， 6-水平陀螺，7_垂直陀螺。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。 如圖1所示，本實(shí)用新型的數(shù)字陀螺組合，包括撓性陀螺模塊2，所述撓性陀螺模 塊2做為速率傳感器對載體的角速率進(jìn)行信息采集，撓性陀螺模塊2的輸出作為力反饋回 路3的輸入，力反饋回路3對接收的信號進(jìn)行處理后反饋至撓性陀螺模塊2，陀螺模塊2經(jīng) 反饋處理的信號輸出與數(shù)字回路4的輸入相連，數(shù)字回路4包括前置放大、A/D轉(zhuǎn)換模塊、 數(shù)據(jù)處理模塊和串口輸出模塊，數(shù)字回路4將輸入的模擬信號進(jìn)行濾波、采樣、零位處理和 速率解算處理后，通過串口輸出模塊將角速率的數(shù)字信號輸出至上位機(jī)5。工作時撓性陀螺 模塊2通過電源模塊1供電，在電源模塊1中設(shè)置有陀螺專用電源和二次電源裝置。 對本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述數(shù)字回路4內(nèi)還設(shè)置有隔離輸出模塊，隔離輸 出模塊將角速率的模擬信號隔離后直接輸出到上位機(jī)5，隔離輸出模塊將數(shù)字信號和模擬 信號進(jìn)行隔離，使之具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 如圖2所示，撓性陀螺模塊2由兩個自由度撓性陀螺組成，其中水平放置的陀螺儀 作為航向陀螺儀，敏感載體航向偏移角速率，垂直放置陀螺儀作為方位陀螺儀，敏感載體俯 仰和橫滾角速率。兩陀螺儀相互正交且固定連接在安裝基座上，形成X、 Y、 Z三軸坐標(biāo)系。 本實(shí)用新型的數(shù)字撓性陀螺組合，能夠?qū)崟r敏感安裝載體沿X、 Y、 Z三軸坐標(biāo)系的 轉(zhuǎn)動角速率，為載體提供姿態(tài)信號，只需通用計算機(jī)即可進(jìn)行導(dǎo)航解算，提高了陀螺組合的 通用性，克服了壓電陀螺，光纖陀螺體積大，功耗高的缺點(diǎn)，而且穩(wěn)定性能良好，抗沖擊能力 強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各種導(dǎo)彈、無人機(jī)、測井、紅外成像儀以及高炮瞄穩(wěn)儀等技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求數(shù)字陀螺組合，包括撓性陀螺模塊(2)，所述撓性陀螺模塊(2)作為速率傳感器對載體的角速率進(jìn)行信息采集，其特征在于，撓性陀螺模塊(2)的信號輸出作為力反饋回路(3)的輸入，力反饋回路(3)對接收的信號進(jìn)行處理后反饋至撓性陀螺模塊(2)，經(jīng)反饋處理的信號輸出與數(shù)字回路(4)的輸入相連，數(shù)字回路(4)將輸入的模擬信號進(jìn)行濾波、采樣、零位處理和速率解算處理后，通過串口輸出模塊將角速率的數(shù)字信號輸出至上位機(jī)(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字陀螺組合，其特征在于，所述數(shù)字回路(4)內(nèi)包括A/D轉(zhuǎn) 換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和串口輸出模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字陀螺組合，其特征在于，所述數(shù)字回路(4)內(nèi)設(shè)置有隔離 輸出模塊，隔離輸出模塊將角速率的模擬信號輸出到上位機(jī)(5)。
專利摘要一種數(shù)字陀螺組合，包括撓性陀螺模塊，撓性陀螺模塊通過電源模塊供電，所述撓性陀螺模塊上連接有力反饋回路和數(shù)字回路；力反饋回路的輸入端接收撓性陀螺模塊的輸出信號，力反饋回路將信號濾波放大后反饋回?fù)闲酝勇菽K，數(shù)字回路的輸入端與撓性陀螺模塊的輸出端相連，數(shù)字回路的輸出端將角速率的數(shù)字信號輸入到上位機(jī)。本實(shí)用新型的數(shù)字陀螺組合能夠?qū)⒔撬俾蕯?shù)字化輸出，方便及時定位故障，抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，抗沖擊能力強(qiáng)，并具有較低的成本。
文檔編號G01C19/02GK201463893SQ20092012747
公開日2010年5月12日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者吳金偉, 李強(qiáng), 李生彬, 楊美玲, 林萍 申請人:重慶華渝電氣儀表總廠