專利名稱：一種自修正船用穩(wěn)定平臺的組合姿態(tài)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種組合姿態(tài)測量裝置，特別涉及一種自修正船用穩(wěn)定平臺的組合姿態(tài)測量裝置。
背景技術(shù)：
穩(wěn)定平臺由于能隔離載體(導彈、飛機、戰(zhàn)車、艦船等)擾動，不斷測量平臺姿態(tài)和位置的變化，精確保持動態(tài)姿態(tài)基準，因此在現(xiàn)代武器系統(tǒng)及相關(guān)測試儀器中得到了廣泛的應(yīng)用。要保持平臺的穩(wěn)定首先需要測量平臺的姿態(tài)、位置的變化，進而根據(jù)觀測修正平臺的姿態(tài)和位置，保持平臺的穩(wěn)定。目前所應(yīng)用的平臺穩(wěn)定方法主要包括陀螺慣性穩(wěn)定、齒輪傳動穩(wěn)定、光學穩(wěn)定和電子學穩(wěn)定等，其中陀螺慣性穩(wěn)定方法作為慣性技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分，一直是一個經(jīng)久不衰的研究課題。系統(tǒng)工作時，速率陀螺敏感平臺的轉(zhuǎn)動角速度，通過控制信號驅(qū)動電機，使平臺保持穩(wěn)定。由于陀螺儀能夠以較高的頻率提供平臺的速率從而完成對其姿態(tài)、位置的觀測，因此能夠滿足對平臺跟蹤和控制的要求。但是，由于陀螺儀存在漂移率，若僅使用速率陀螺測量平臺姿態(tài)和位置的變化，隨著系統(tǒng)工作時間的增加，累積的位置觀測偏差將逐漸增加甚至無法容忍。因此，利用其他誤差不隨時間累積的角度傳感器進行輔助導航并補償陀螺儀的漂移率是十分必要的。傾角傳感器就是一種誤差不隨時間累積的角度傳感器，能夠測量平臺的傾角。但由于傾角傳感器提供測量信息的頻率較低，僅使用傾角傳感器提供平臺的姿態(tài)、位置的觀測無法滿足對平臺跟蹤和控制的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種自修正船用穩(wěn)定平臺的組合姿態(tài)測量裝置，能夠在復雜多變的環(huán)境中，通過一個低精度的雙自由度速率陀螺儀和兩個普通的傾角傳感器，滿足穩(wěn)定平臺系統(tǒng)中的平臺姿態(tài)、位置變化的測量要求，即在低成本的條件下，完成高精度的測量。本實用新型為實現(xiàn)上述目的而所采用的技術(shù)方案是包括一個雙軸測試轉(zhuǎn)臺，雙軸測試轉(zhuǎn)臺橫滾軸，雙軸測試轉(zhuǎn)臺俯仰軸，雙軸測試轉(zhuǎn)臺臺面和組合姿態(tài)測量裝置，組合姿態(tài)測量裝置包括X傾角傳感器、Y傾角傳感器、雙自由度速率陀螺儀和組合姿態(tài)測量裝置外殼，組合姿態(tài)測量裝置設(shè)置在雙軸測試轉(zhuǎn)臺臺面上，X傾角傳感器的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀的X向平行，Y傾角傳感器的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀的y向平行，X傾角傳感器的敏感軸與雙軸測試轉(zhuǎn)臺俯仰軸平行，Y傾角傳感器的敏感軸與雙軸測試轉(zhuǎn)臺橫滾軸平行。本實用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比，有以下優(yōu)點I、本實用新型為一種自修正船用穩(wěn)定平臺的組合姿態(tài)測量裝置，雙自由度的速率陀螺儀能有效的對平臺進行跟蹤和控制，傾角傳感器能夠及時有效的消除速率陀螺儀的位置觀測偏差。2、本實用新型根據(jù)陀螺儀與傾角傳感器的輸出的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)閉環(huán)控制，消除陀螺儀所產(chǎn)生的累積誤差，實現(xiàn)自修正，提高測量精度。3、本實用新型采用基于Kalman濾波器的數(shù)據(jù)融合算法，建立速率陀螺儀與傾角傳感器之間的狀態(tài)方程，實現(xiàn)陀螺儀和傾角傳感器的組合姿態(tài)測量，克服二者的缺點，結(jié)合二者的優(yōu)點。滿足穩(wěn)定平臺系統(tǒng)中的平臺姿態(tài)、位置變化的測量要求。4、本實用新型可以用一個低精度的雙自由度速率陀螺儀與兩個傾角傳感器有效的跟蹤控制穩(wěn)定平臺，實現(xiàn)低成本高精度的測量。

圖I為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的原理示意圖。
具體實施方式
實施例，如圖I所示,包括一個雙軸測試轉(zhuǎn)臺,雙軸測試轉(zhuǎn)臺橫滾軸2，雙軸測試轉(zhuǎn)臺俯仰軸4，雙軸測試轉(zhuǎn)臺臺面3和組合姿態(tài)測量裝置I，組合姿態(tài)測量裝置I包括X傾角傳感器1-1、Y傾角傳感器1-2、雙自由度速率陀螺儀1-3和組合姿態(tài)測量裝置外殼1-4，組合姿態(tài)測量裝置I設(shè)置在雙軸測試轉(zhuǎn)臺臺面3上，X傾角傳感器1-1的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀1-3的X向平行，Y傾角傳感器1-2的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀1-3的y向平行，X傾角傳感器1-1的敏感軸與雙軸測試轉(zhuǎn)臺俯仰軸4平行，Y傾角傳感器1-2的敏感軸與雙軸測試轉(zhuǎn)臺橫滾軸2平行。結(jié)合圖2，雙自由度速率陀螺儀1-3測量穩(wěn)定平臺俯仰方向和橫滾方向的角速度，實現(xiàn)對平臺的跟蹤，兩個單軸的傾角傳感器分別測量平臺的俯仰軸和橫滾軸的傾角。通過Kalman濾波器的數(shù)據(jù)融合算法(平臺穩(wěn)定控制系統(tǒng))，建立速率陀螺儀與傾角傳感器之間的狀態(tài)方程，實現(xiàn)陀螺儀和傾角傳感器的組合姿態(tài)測量。
權(quán)利要求1.ー種自修正船用穩(wěn)定平臺的組合姿態(tài)測量裝置，其特征在于，包括一個雙軸測試轉(zhuǎn)臺，雙軸測試轉(zhuǎn)臺橫滾軸(2)，雙軸測試轉(zhuǎn)臺俯仰軸(4)，雙軸測試轉(zhuǎn)臺臺面(3)和組合姿態(tài)測量裝置(I)，組合姿態(tài)測量裝置(I)包括X傾角傳感器(1-1)、Y傾角傳感器(1-2)、雙自由度速率陀螺儀(1-3)和組合姿態(tài)測量裝置外殼(1-4)，組合姿態(tài)測量裝置(I)設(shè)置在雙軸測試轉(zhuǎn)臺臺面⑶上，X傾角傳感器(1-1)的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀(1-3)的X向平行，Y傾角傳感器(1-2)的敏感軸與雙自由度速率陀螺儀(1-3)的y向平行，X傾角傳感器(1-1)的敏感軸與雙軸測試轉(zhuǎn)臺俯仰軸(4)平行，Y傾角傳感器(1-2)的敏感軸與雙軸測試轉(zhuǎn)臺橫滾軸(2)平行。
專利摘要本實用新型提供的是一種自修正船用穩(wěn)定平臺的組合姿態(tài)測量裝置，包括一個雙軸測試轉(zhuǎn)臺，雙軸測試轉(zhuǎn)臺橫滾軸，雙軸測試轉(zhuǎn)臺俯仰軸，雙軸測試轉(zhuǎn)臺臺面和組合姿態(tài)測量裝置，組合姿態(tài)測量裝置包括X傾角傳感器、Y傾角傳感器、雙自由度速率陀螺儀和組合姿態(tài)測量裝置外殼。本實用新型的特點是，一個雙自由度速率陀螺儀和兩個傾角傳感器，采用基于Kalman濾波器的數(shù)據(jù)融合算法，實現(xiàn)陀螺儀和傾角傳感器的組合姿態(tài)測量與控制，克服陀螺儀累積的位置觀測偏差，以及傾角傳感器無法滿足對平臺跟蹤的缺點，結(jié)合了兩者的優(yōu)點，滿足穩(wěn)定平臺系統(tǒng)中的平臺姿態(tài)、位置變化的測量要求，并具有低成本高精度的優(yōu)點。
文檔編號G01C21/18GK202420505SQ20112049573
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者孫綱文, 方國慶, 王能慧, 陳世爐, 黃茗 申請人:九江精密測試技術(shù)研究所