[实用新型]一种基于三CPU冗余的小型化十表激光惯性测量装置

说明书

本实用新型涉及一种基于三CPU冗余的小型化十表激光惯性测量装置，包括：上盖、通讯接口、供电接口、自测试接口、棱镜、箱体、本体电气母板、内部排线电缆、计算机板电路板、二次电源电路板、IF转换电路板、激光陀螺仪、减振器和加速度计。该装置在仪表设计上采用五个陀螺和五个加速度计的冗余配置，在供电方面采用五路电源独立供电，在信号处理上采用三个计算机电路的冗余设计方案，通过采用双核SOC技术、三模冗余式一体化计算机电路设计，同时大量采用刚柔结合印制板设计等实现了数据处理三取二冗余的小型化惯性测量组合的设计。

技术领域

本实用新型属于惯性导航技术领域，涉及小型化三CPU冗余十表激光惯性测量组合装置。

背景技术

惯性测量组合装置是运载火箭、导弹武器等飞行器控制系统的关键单机，其功能是给出飞行器沿三个轴(O1X1、O1Y1、O1Z1)的视加速度以及绕轴角运动的角速度，供飞行器上计算机进行姿态计算和制导计算，以便对飞行器飞行进行稳定控制和制导控制。惯性测量组合装置的精度决定了飞行器的运行精度。惯性测量组合装置一般包括机械式陀螺和光学式陀螺惯性测量组合装置，近年来以环形激光陀螺(RLG)为代表的新型光电式惯性器件在国内兴起、发展，作为一种原理先进的光电式惯性敏感仪表，它无需机电陀螺所必需的高速转子，具有高精度、高可靠、长寿命、快速启动和全固态等特点，性能优势明显，是公认的新一代高灵敏度、高精度、高可靠、大动态范围捷联式惯性测量组合装置的理想传感器。在国际上，激光陀螺已成为各类航空器、航天器的核心制导设备。

传激光捷联惯性测量组合装置(以下简称激光惯组)分为三部分：惯性敏感器组件、电子线路组件和箱体组件，惯性仪表组件安装在箱体的一端，电子线路组件的所有电路模块安装在箱体的另一端。

惯性敏感器组件集中安装了主份惯性敏感元件和所有冗余惯性敏感元件，主要由激光陀螺仪、加速度计、本体结构件及减震器组件组成。电子线路包含二次电源电路、高低压电路、抖动电路、稳频电路、输出电路、加表IF转换电路、CPU及1553B接口电路等功能模块。

由于电子线路组件独立设计，且本体结构件、电子线路未进行小型化设计，导致传统的激光惯组体积大。

目前装备我国航天飞行器的大部分采用惯性测量组合装置级冗余技术提高发射可靠性，即使用两套或三套惯性测量组合装置构成冗余配置，当主份产品故障时，切换到备份产品上。这种方式虽然提高了系统可靠性，但大大增加了系统的重量和体积，现有组合装置的缺点已影响到未来我国飞行器整体性能的进一步提升。

目前装备我国航天飞行器的激光捷联惯性测量组合装置，采用精度高的 RLG90型激光陀螺和精度一般的RLG50型激光陀螺配置为主的六表惯组或采用两者型仪表互结合的十表装置。采用RLG90型激光陀螺配置的组合装置体积大于400mm×200mm×200mm，重量大于18kg，虽然其精度高，但体积和重量太大；采用RLG50型激光陀螺配置的组合装置体积大于260mm×175mm× 170mm，重量大于9.5kg，体积和重量一般，但其精度较低。以上两类产品均为六表装置，在其中一路仪表出现故障时，可能会导致飞行失利。一般在使用时，为了提高火箭的可靠性，均使用两个相同装置的冗余措施来提高火箭的可靠性。采用两者型仪表互结合的十表装置，其体积和重量较大，体积为418 mm×284mm×242mm，重量约28kg，并且其数据处理模块采取双冗余热备份设计，但两路冗余数据处理模块出现输出数据不一致时，产品本身无法实现故障判别。

现有组合装置的体积和重量大、数据处理模块无法互相判故的缺点已影响到未来我国飞行器整体性能的进一步提升。随着商业航天发射领域的竞争加剧，新一代航天飞行器电气系统多采用综合电子设计技术，并对惯性产品提出了多表级和数据处理模块冗余以及小型轻质化的要求。

实用新型内容