[发明专利]一种四轴冗余构型电源和电路板冷备份的光纤陀螺组件

说明书

一种四轴冗余构型电源和电路板冷备份的光纤陀螺组件，涉及小卫星惯性测量技术领域；包括壳体、上罩、本体、光源组、陀螺组、Y波导、耦合器、陀螺三路数字电路板、电路板支架、陀螺单路数字电路板、陀螺模拟驱动电路板、信号处理与接口电路板和变压器；上罩固定安装在壳体的上表面；本体固定安装在壳体槽内的中心位置；本体、光源组、陀螺组、Y波导、耦合器、陀螺三路数字电路板、电路板支架、陀螺单路数字电路板、陀螺模拟驱动电路板、信号处理与接口电路板、变压器依次从下至上位于壳体和上罩组成的封闭壳体内。本发明抗力学性能好，减轻结构重量；光电集成一体化设计，降低组件功耗，实现故障检测和隔离，可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种小卫星惯性测量技术领域，特别是一种四轴冗余构型电源和电路板冷备份的光纤陀螺组件。

背景技术

随着航天领域和整个航天生态系统的发展变革，具有投资与营运成本低、应急能力与灵活性强、系统建设周期短等众多优点的小卫星，广泛用于通信、科学、技术试验、军事、教育和对地观测等，在军用及民用领域发展前景十分广阔，小卫星的普及化、商业化及市场争夺已呈现不可阻挡之势。

作为姿态控制系统的关键器件，惯性仪表直接影响系统的精度和性能。小卫星的快速发展对其姿态敏感器的市场需求日渐增大，光纤陀螺组件凭借其体积、功耗、精度、空间环境适应性等多方面的优势得以大量应用。

光纤陀螺是一种利用光纤传感技术测量空间惯性转动的新型全固态传感器，以光导纤维线圈为基础，由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播，光传播路径的变化决定敏感元件的角位移。

光纤陀螺的主要特点表现在以下几个方面：(1)全固态，仪器牢固稳定、具有较强的耐冲击和抗加速度的能力；(2)长寿命，无旋转部件和摩擦部件，且光学器件使用寿命较长；(3)高精度，相干光束的传播时间极短，理论上可以瞬间启动，且具有较宽的动态范围；(4)高可靠性，光纤环使得光程增加，检测灵敏度和分辨率相对激光陀螺提高多个数量级，有效克服陀螺的闭锁问题。且易于采用集成光路技术，信号稳定可靠，可用数字输出。

现有光纤陀螺组件多采用三轴设计方案，没有光纤陀螺的冗余设计，其中任一个轴发生故障时均不能提供三轴相对于惯性空间的姿态，无法实现故障检测与隔离。同时，光电模块分离，在满足精度等技术指标要求的前提下，组件体积重量相对较大；光源、二次电源和信号处理电路板无备份，存在单点故障的情况，可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种四轴冗余构型电源和电路板冷备份的光纤陀螺组件，抗力学性能好，减轻结构重量；光电集成一体化设计，降低组件功耗，实现故障检测和隔离，可靠性高。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种四轴冗余构型电源和电路板冷备份的光纤陀螺组件，包括壳体、上罩、本体、光源组、陀螺组、Y波导、耦合器、陀螺三路数字电路板、电路板支架、陀螺单路数字电路板、陀螺模拟驱动电路板、信号处理与接口电路板和变压器；其中，壳体为顶部带有凹槽的矩形结构；上罩的平面尺寸与壳体相同，上罩固定安装在壳体的上表面；本体、光源组、陀螺组、Y波导、耦合器、陀螺三路数字电路板、电路板支架、陀螺单路数字电路板、陀螺模拟驱动电路板、信号处理与接口电路板、变压器位于壳体和上罩组成的封闭壳体内；本体固定安装在壳体槽内的中心位置；光源组固定安装在本体的底部；陀螺组固定安装在本体的侧壁和底部；Y波导固定安装在本体的上表面；耦合器固定安装在Y波导的上表面；陀螺三路数字电路板固定安装在耦合器的上表面；电路板支架固定安装在陀螺三路数字电路板的上表面；陀螺单路数字电路板固定安装在电路板支架的上表面；陀螺模拟驱动电路板固定安装在陀螺单路数字电路板的上表面；信号处理与接口电路板固定安装在陀螺模拟驱动电路板的上表面；变压器固定安装在上罩的下表面。