[发明专利]一种宇航用三轴一体光子晶体光纤陀螺惯性测量装置

说明书

一种宇航用三轴一体光子晶体光纤陀螺惯性测量装置，包括壳体、光学器件、三轴光子晶体光纤环、模数转换电路板、三轴共用主备份铒源、数模转换电路板、电路板支架、基准镜、电连接器盖板、对外电连接器、陀螺信号转接板、DSP电路板、二次电源电路板等；本发明提供RS‑422对外输出接口，能够同时输出被测载体在三个敏感轴向上的角速度信息，实现通讯接口的异构设计；本发明的提供了外部遥控开关指令，可以实现电源关断和光源切换；本发明内部的光纤陀螺用光纤环采用光子晶体光纤，光子晶体更具备抗辐照性能，满足宇航15年的长时间在轨运用；本发明内部的三轴光纤陀螺共用一块陀螺信号处理电路实现数据采集，即满足三轴测量数据同步又节省电路成本。

技术领域

本发明涉及一种宇航用三轴一体光子晶体光纤陀螺惯性测量装置，属于惯性测量技术领域。

背景技术

航天器作为高新科技发展的标志，在我国的现代化建设中扮演着极为重要的角色。随着航天领域和整个航天生态系统的发展变革，导航卫星具备长寿命高可靠使用要求，保证稳定可靠的提供地面定位和导航服务。

作为姿态控制系统的关键设备，惯性仪表直接影响系统的精度和性能，惯性仪表的寿命也制约卫星的使用寿命。光纤陀螺惯性测量装置凭借其体积、功耗、精度、空间环境适应性等多方面的优势得以大量应用，目前普通光纤陀螺对空间辐照环境的适应能力还需提高，研制新型抗辐照光子光纤陀螺从而有了必要。

光纤陀螺是一种全固态惯性仪表，其具有传统机电仪表所不具备的优点。它由光学器件和电子器件组成闭环检测系统，通过检测两束光的相位差来确定旋转角速度，其内部没有任何运动部件，在结构上是完全固态化的陀螺仪。光纤陀螺正是以其原理和结构上的优点，使其在许多应用领域具有明显的优势，其主要特点表现在以下几个方面：(1)高精度：国外高精度光纤陀螺精度已达0.00038°/h；(2)全固态：光纤陀螺的部件均为固态，具有抗真空、抗振动和冲击的特性；(3)长寿命：光纤陀螺内部无旋转部件和摩擦部件，且光学器件的使用寿命较长；(4)高可靠性：光纤陀螺结构设计灵活，生产工艺相对简单，且易于采用集成光路技术，信号稳定可靠。

现有技术中，光纤陀螺惯性测量装置多选用高等级宇航元器件实现三轴独立工作或三轴一体的设计方案，从而测量航天器三轴相对于惯性空间的姿态。但此设计方案只是在电路上保证了抗辐照功能，对于光纤陀螺另一个重要的组件—光路成为了薄弱环节。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上的不足，提供一种宇航用三轴一体光子晶体光纤陀螺惯性测量装置，其输出接口多样、质量轻、空间长寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种宇航用三轴一体光子晶体光纤陀螺惯性测量装置，包括壳体、光学器件、Y轴光子晶体光纤环、模数转换电路板、上盖、三轴共用主备份铒源、数模转换电路板、电路板支架、X轴光子晶体光纤环、基准镜、电连接器盖板、对外电连接器、陀螺信号转接板、Z轴光子晶体光纤环、DSP电路板、电源、底盖、二次电源电路板；

Y轴光子晶体光纤环、X轴光子晶体光纤环分别安装在壳体的侧面，Z轴光子晶体光纤环安装在壳体内部，Y轴光子晶体光纤环、X轴光子晶体光纤环、Z轴光子晶体光纤环相互正交；

模数转换电路、数模转换电路板分别安装在电路板支架两侧，电路板支架安装在壳体顶部，光学器件安装在陀螺模数转换电路的下方；三轴共用主备份铒源安装在上盖内侧，上盖安装在壳体最顶端；

基准镜安装于壳体外侧；壳体下部安装光纤陀螺DSP电路板，DSP电路板位于Z轴光子晶体光纤环下方；陀螺信号转接板将陀螺数模转换电路板和DSP电路板接通，安装在壳体内；

二次电源电路板、电源安装在底盖上，底盖安装在壳体最底部；二次电源电路板给模数转换电路、数模转换电路板、DSP电路板供电；壳体底部外侧设置多个对外电连接器，对外电连接器侧面使用电连接器盖板进行封装。

一种宇航用三轴一体光子晶体光纤陀螺惯性测量装置，还包括接地桩，接地桩设置在壳体外侧，用于接地。