Бесплатформенная инерциальная навигационная система
Использование: навигация морских, воздушных и наземных объектов, в автопилотах авиа- и судомоделей, в беспилотных летательных аппаратах. Сущность изобретения: Бесплатформенная инерциальная навигационная система, содержит три микромеханических гироскопа, три микромеханических акселерометра, микросборки сервисной электроники, блок плат, включающий плату интерфейса, плату контроллера, три платы аналого-цифрового преобразователя и корпус. Корпус выполнен в виде несущего кронштейна, имеющего форму шестигранника с внутренней полостью и базовыми плоскостями по его граням, на которых крепятся три микромеханических гироскопа, три микромеханических акселерометра с микросборками сервисной электроники. Блок плат крепится во внутренней плоскости в центре несущего кронштейна. Внутренняя полость, содержащая блок плат, заполняется компаундом. Микромеханические гироскопы и акселерометры выполнены в капсульном исполнении. Техническим результатом является уменьшение габаритных размеров и массы устройства, а также повышение надежности и стойкости к внешним воздействиям. 1 н.п. и 3 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к инерциальной навигации и может найти применение в системах навигации подвижных объектов, в беспилотных летательных аппаратах, в автопилотах авиа- и судомоделей и мобильных комплексах авианаблюдений.
Известно техническое решение [Патент РФ №2058534 МКИ G01C 21/00, 1993 г.], в котором бесплатформенная инерциальная навигационная система содержит микромеханические гироскопы-акселерометры, размещенные на основании, которое выполнено в виде параллелепипеда с базовыми плоскостями по его граням и внутренней полостью, в которой размещен источник постоянного тока.
Недостатком этого решения является сложность конструкции, большие габариты и масса, а также невысокая надежность конструкции.
Известно техническое решение [Патент РФ №2162203 МКИ G01C 21/00, 2000 г.], в котором бесплатформенная инерциальная навигационная система содержит микромеханические гироскопы и акселерометры, размещенные на основании, закрепленном на подложке, на которой установлены микросборки сервисной электроники. Основание выполнено в виде правильной шестиугольной усеченной пирамиды, на боковых гранях которой размещены чувствительные элементы, а микросборки сервисной электроники установлены вокруг основания но периферии подложки.
Недостатком этого решения является сложность конструкции, сравнительно большие габариты и масса.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является бесплатформенная инерциальная навигационная система [Патент РФ №2263282 МКИ G01C 21/00, 2004 г.], содержащая размещенные в корпусе микромеханические гироскопы и акселерометры, блок плат, микросборки сервисной электроники.
Недостатком подобного устройства является большие габаритные размеры и масса, а также невысокая стойкость к внешним воздействиям.
Задачей настоящего изобретения является разработка бесплатформенной инерциальной навигационной системы, позволяющей повысить надежность и стойкость к внешним воздействиям, а также достичь минимальных массогабаритных характеристик.
Технический результат получен за счет того, что в бесплатформенной инерциальной навигационной системе, содержащей три микромеханических гироскопа, три микромеханических акселерометра, микросборки сервисной электроники, фланцы и блок плат, включающий плату интерфейса, плату контроллера, первую, вторую и третью платы аналого-цифрового преобразователя, крышку и корпус, который может быть выполнен в виде несущего кронштейна, имеющего форму шестигранника с внутренней полостью и базовыми плоскостями по его граням, на которых с помощью фланцев могут крепиться три микромеханических гироскопа и три микромеханических акселерометра с микросборками сервисной электроники. Блок плат, включающий плату интерфейса, плату контроллера, первую, вторую и третью платы аналого-цифрового преобразователя, может крепиться во внутренней полости в центре несущего кронштейна. Внутренняя полость, содержащая блок плат, может быть заполнена компаундом. Микромеханические гироскопы и акселерометры могут быть выполнены в капсульном исполнении.
На фигуре 1 представлен общий вид бесплатформенной инерциальной навигационной системы.
На фигуре 2 представлена схема расположения приборной системы координат относительно корпуса устройства.
На фигуре 3 представлен блок плат, включающий плату интерфейса, плату контроллера, первую, вторую и третью платы аналого-цифрового преобразователя.
На фигуре 4 представлена компоновка устройства в разрезе.
Бесплатформенная инерциальная навигационная система (фигуры 1, 2, 3, 4) содержит корпус 1, выполненный в виде несущего кронштейна, имеющего форму шестигранника с внутренней полостью и базовыми плоскостями 2 по его граням, на которых с помощью фланцев 3 крепятся микромеханические гироскопы 4 и микромеханические акселерометры 5 с микросборками сервисной электроники. Во внутренней полости корпуса 1 закреплен блок плат, включающий плату интерфейса 6, плату контроллера 7, первую 8, вторую 9 и третью 10 платы аналого-цифрового преобразователя. Внутренняя полость, содержащая блок плат, заполняется компаундом 11 и закрывается крышкой 12. Микромеханические гироскопы 4, измеряющие угловые скорости вокруг осей OX, OY и OZ, располагаются по трем взаимноперпендикулярным базовым плоскостям 2. Микромеханические акселерометры 5, измеряющие линейные ускорения вдоль осей OX, OY, OZ, располагаются по двум базовым
взаимноперпендикулярным плоскостям 2, расположенным на боковых гранях корпуса 1.
Предложенная бесплатформенная инерциальная навигационная система работает следующим образом. При движении подвижного объекта каждый из трех микромеханических гироскопов 4 измеряет соответствующую проекцию вектора угловой скорости объекта на свою ось чувствительности. Точно также каждый из трех микромеханических акселерометров 5 измеряет соответствующую проекцию вектора линейного ускорения объекта на свою ось чувствительности. Сигналы с микромеханических гироскопов 4 и акселерометров 5 после обработки в микросборках сервисной электроники преобразуются в аналого-цифровом преобразователе 8, 9, 10 в цифровую форму и поступают на вход контроллера 7.
В результате алгоритмической обработки сигналов формируются сигналы бесплатформенной инерциальной навигационной системы, в которых содержится информация о параметрах ориентации и навигационных параметрах подвижного объекта. Применительно к летательному аппарату такими параметрами являются углы курса, крена, тангажа, скорость и пройденный путь.
Микромеханические гироскопы и акселерометры в капсульном исполнении представляют собой герметично закрытые микромеханические элементы. Предложенный вариант конструкции микромеханических гироскопов и акселерометров позволяет повысить их надежность и создать дополнительные возможности для интеграции с микросборками сервисной электроники.
Таким образом, заявленная бесплатформенная инерциальная навигационная система позволяет достичь существенного уменьшения массогабаритных характеристик и обеспечить повышенную надежность и стойкость к внешним воздействиям.
1. Бесплатформенная инерциальная навигационная система, содержащая три микромеханических гироскопа, три микромеханических акселерометра, микросборки сервисной электроники, фланцы и блок плат, включающий плату интерфейса, плату контроллера, первую, вторую и третью платы аналого-цифрового преобразователя, крышку и корпус, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде несущего кронштейна, имеющего форму шестигранника с внутренней полостью и базовыми плоскостями по его граням, на которых с помощью фланцев крепятся три микромеханических гироскопа и три микромеханических акселерометра с микросборками сервисной электроники.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок плат, включающий плату интерфейса, плату контроллера, первую, вторую и третью платы аналого-цифрового преобразователя, крепится во внутренней плоскости в центре несущего кронштейна.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя полость, содержащая блок плат, заполняется компаундом.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что микромеханические гироскопы и акселерометры выполнены в капсульном исполнении.
