基于光纤陀螺的二位置快速寻北系统设计.pdf

《基于光纤陀螺的二位置快速寻北系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2012年第31卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)133基于光纤陀螺的二位置快速寻北系统设计贾明，杨功流(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：基于光纤陀螺的二位置寻北系统采用捷联式方法寻北，具有寻北快速和结构紧凑等特点。选择标度因数接近的2只光纤陀螺，敏感轴垂直布置于转位机构上，在步进电机的驱动下，实现二位置变换。步进电机经减速后的驱动轴与惯性测量单元支架的旋转轴组成内外嵌套的共轴传动系统，可使结构紧凑、刚度较大，有利于保证转位机构的精密快速旋转。硬件电路采用DSP为核心处理器，负责光纤

2、陀螺和加速度计数据采集与寻北解算等。构建样机进行转位、单位置重复性与圆周精度测试，测试结果表明：转位精度为3O”，单位置重复性与圆周精度小于0．1。，转动过程加数据采集过程的整个寻北时间小于3min，满足预期的设计指标。关键词：光纤；光纤陀螺；寻北系统；二位置中图分类号：V241．5文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)03-0133-03Designoftwo--positionquicknorth··findingsystembasedonfiber-opticgyroscopeJIAMing，YANGGong—liu(SchoolofInstrumenta

3、tionScience&Opto-electronicsEngineering，BeihangUniversity，Beling100191，China)Abstract：Two·-positionnorth-findingsystembasedonfiber-opticgyroscopecanbedesignedwithstrapdownstyle，whichhasthemeritsofquickfindingandcompactstructure．Twofiber—opticgyroscopeswithapproximatescalefactorsareusedandpla

4、cedontheindexingmechanismwithsensingaxismaintainingvertica1．Themechanismisdrivenbysteppermotortorealizetwo—positionchanging．Thereduceroutputshaftandrevolvingshaftofinertiameasurementelementholdercomposedinward—outwardcoaxialdrivingform，whichispropitioustoquickandaccuraterotationforcompactand

5、highstiffnessproperties．DSPisusedasthecoreprocessorofhardwarefordataacquisitionoffiber—opticgyroscopesandaceelerometers，andfornorth—findingresolve．Prototypeinstrumentisbuiltandtestsofindexing，single—stationrepeatabilityandperipheralprecisionaredone．Thetestresultsshowthatindexingprecisionis30

6、．single—stationrepeatabilityandperipheralprecisionislessthan0．1。。thetimeofnoah—findingislessthan3minandmeettheanticipateddesigntarget．Keywords：fiber；fiber—opticgyroscope；north—findingsystem；two—position0引言其基本原理都是利用光纤陀螺测量地球自转角速率的水平寻北系统利用惯性器件测量地球自转角速度和重力加分量来获得北向信息。由于二位置方案能够消除陀螺速度，经过解算得到载体轴向与北向

7、的夹角，是机动发射的漂移中的常值误差，得到较高的寻北精度，相对于多位置方理想定向设备j。光纤陀螺是全固态的传感器，具有抗案具有较短的寻北时问，因此，适用于快速寻北系统。振动、启动时间短、寿命长、功耗低等优点，可作为寻北系统本文利用步进电机驱动转位机构，将电机、减速器串联的角速率敏感器件。后，布置在转位机构内腔，陀螺与加速度计沿圆周布置在转用捷联式方法寻北，可使结构简单，易于实现小型位机构外侧面，共同利用高度空间。另外，设计导线盘约束化。根据惯性器件的布局与转位情况不同，可将寻北系统转位机构的