[发明专利]一种用于深海惯性导航的惯性测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种惯性测量装置的结构，该装置用于深海等无参照情况下的加速度和角速度的测量，计算机对这些信息进行处理，得到位置信息，达到导航的目的。

技术背景

惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的主动式导航系统。惯性导航的工作环境包括空中、地面和海洋。尤其是在深海导航中，由于GPS导航的方法在深海中无法得到GPS的信号，此时的导航只能通过惯性导航这种主动的导航方式进行。

惯性导航系统建立在牛顿经典力学定律的基础上。由牛顿第二定律可知，外力将对物体产生一个成比例的加速度。通过测量加速度，用它对时间进行连续积分就可以计算出速度和位置变化。加速度一般由加速度计测量。需要进行惯性导航，还需要知道加速度计所指的方向。物体相对于惯性坐标系的转动可以利用陀螺来测量。因此，惯性导航就是用陀螺和加速度计提供的测量数据确定所在运载体的位置的过程。通过这两种数据的组合，就可以确定该运载体在惯性坐标系里的平移运动并计算它的位置。

惯性测量装置一般采用3个加速度计和3个陀螺。3个加速度计互相垂直安装用于测量3个方向的加速度。3个陀螺互相垂直安装用于测量3个方向的转动参数。计算机根据得到的加速度和角度信息进行导航的计算。

目前的惯性测量装置一般不采用减振措施，因此在深海导航时，尤其是在运载器下潜和在深海复杂环境工作时的剧烈晃动会对测量装置造成冲击，影响其测量精度。由于加速度计本身存在随机的测量误差，3个方向均只使用1个加速度计进行测量的方法也带来了较大的误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可用于测量运动物体在空间的姿态、位置、速度的高精度的惯性测量装置的结构。

本发明的惯性测量装置结构包括：6个加速度计、3个陀螺、传感器支架、减振材料、减振内外支架和安装面。其中传感器支架为正六面体，正六面体的6个面上各有1个腔室，6个腔室两两同轴，3组腔室呈轴向分布，且3组腔室内的安装平面相互垂直且与正六面体的面平行。在6个腔室内各安装1个加速度计，其中对装的加速度计1个大量程1个小量程，用于加速度的测量。六面体中互相垂直的3个面上各安装1个陀螺，用于角速度的测量。六面体的另外3个互相垂直的面上安装3个减振内支架。每个减振内支架朝外的两个面上安装减振材料，减振材料外安装减振外支架，减振内支架通过减振材料与外支架相连，减振外支架通过与其成45°的导杆与安装面连接。

本发明的减振内支架为“L”形，安装后减振内支架的一个面被固定在传感器支架上，另一个面正好位于陀螺上方，与陀螺之间留有一定空隙，空隙中填入减振垫。

本发明的每个减振内支架朝外的两个面上安装圆形的减振材料。减振材料外安装减振外支架。这样传感器支架与减振内支架为刚性连接；而减振外支架通过减振材料与减振内支架连接，因此整个传感器装配体(包括传感器支架、6个加速度计、3个陀螺和减振内支架)在减振材料的作用下，在六个方向上都有一定的活动自由度，可以达到抗冲击的目的。

本发明的减振外支架通过与其成45°的导杆与安装面连接。安装面与减振外支架之间能够相对滑动，在初始对准时，通过减振外支架上推杆的推动，使传感器支架与安装面上的定位面接触，达到对准的目的。在工作时，推杆松开，使传感器支架与定位面脱离。

本发明的惯性测量装置采用了内部减振措施，能够大大减少高频振动对测量精度的影响。采用2个不同量程的加速度计作为一组的结构，提高加速度测量的精度。该测量装置用于深海惯性导航的惯性测量，具有精度高，抗振性能好的优点。

附图说明

图1是本发明惯性测量装置结构的装配过程I示意图；

图2是本发明惯性测量装置结构的装配过程II示意图；

图3是本发明惯性测量装置结构的装配过程III示意图；

图4是本发明惯性测量装置结构的装配过程IV示意图；

图5是本发明惯性测量装置结构的传感器支架示意图；

图6是本发明惯性测量装置结构的减振外支架示意图；

图7是本发明惯性测量装置结构的安装面示意图。

1传感器支架，2加速度计，3陀螺，4减振内支架，5减振垫，6减振材料，7减振外支架盖、8减振外支架9安装推杆面，10安装面

具体实施方式

实施例1

本发明的惯性测量装置结构包括：6个加速度计、3个陀螺、传感器支架、减振材料、减振内外支架和安装面。