[发明专利]一种适用于无人驾驶的减振光纤惯导系统

说明书

本发明公开了一种适用于无人驾驶的减振光纤惯导系统，采用两腔体设计，将导航板和光纤陀螺、加速度计分开安置，使得振动敏感器件和振动不敏感器件分开，且散热良好，降低了温度对光纤陀螺中光纤环的影响。首先，在实际工程中，系统采用减振设计后，减振器对输入振动的衰减作用显著，高频处光纤陀螺输出峰值明显降低；然后，振动导致惯导系统性能下降的主要原因是外部能量的引入，因此通过安装减震器来衰减外部振动能量的输入改善仪表和惯性组合力学环境适应性。

技术领域

本发明涉及捷联惯性导航技术领域，更具体的说是涉及一种适用于无人驾驶的减振光纤惯导系统。

背景技术

无人驾驶系统的定位技术是解决定位问题的关键所在。定位技术给出的车体定位结果不仅被应用到无人驾驶的全局与局部路径规划当中，而且还影响着每个车辆运动控制周期中相关参数的计算。汽车无人化等级越高，机器驾驶占比就越多，定位精度对规划决策与运动控制的影响也随之快速增大。所以，解决无人汽车高精定位导航问题是实现正确规划决策以及精确运动控制的基础之一。

捷联式惯导系统在静态导航时能达到比较好的精度，但在振动条件下系统的性能都有不同程度的下降。振动对惯导系统性能的影响涉及惯性器件和结构等诸多方面的因素，振动产生的惯导系统误差与振动的强度、频率、振动持续时间等均有关系。因此提高捷联惯导系统在振动条件下的性能是捷联惯导系统型号研制中急需解决的重要技术问题。

速率陀螺和加速度计是捷联惯导系统的重要敏感元件，速率陀螺测量运动载体的角速率，运用捷联姿态算法，可得到载体的姿态角；加速度计测量运动载体的加速度，通过一次积分得到速度，二次积分得到位移，从而完成系统的导航任务。而光纤惯导系统本身就具有全固态的特性，比较激光陀螺惯导系统，能做到小型化且具有更好的稳定性。振动过程中光纤陀螺以及组合的抗振性能，对导航解算影响很大，振动导致惯导系统性能下降的主要原因是外部能量的引入，因此衰减外部振动能量的输入成为改善仪表和惯性组合力学环境适应性的最直接的手段，工程中最简单、常用的办法是通过安装减振器实现。从物理学角度讲，减振器是一种低通滤波器，将其安装在设备的安装基座等部位，与设备组成减振系统，阻隔外界传递到设备(运动隔振)或者基础(力隔振)的高频应力，衰减外部高频能量的传入。

为了更好满足无人驾驶系统的导航要求，同时对惯导系统有轻小型的结构要求。当前轻小型车载捷联惯导系统主要以MEMS为主，但是陀螺精度在几°/h的量级，加速度计精度在几个mg，不能满足无人驾驶越来越高的定位导航需求，而且在振动环境下，MEMS惯导系统受到很大影响。

因此，如何减少无人驾驶的光纤惯导系统中的振动，提高定位导航精确是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于无人驾驶的减振光纤惯导系统，首先，在实际工程中，系统采用分腔体，电源和导航板放在一个腔体中，光源、加速度计和光纤陀螺放在另一个腔体中，通过接插件连接并传递信号；根据计算的减振效率，确定在分腔体内部八点布局减振器的减振设计，可以应对多方向的振动，对输入振动的衰减作用显著，高频处陀螺输出峰值明显降低，有效降低光纤陀螺中光纤环和加速度计对振动的敏感，保证定位定姿精度。振动导致惯导系统性能下降的主要原因是外部能量的引入，因此通过安装减振器来衰减外部振动能量的输入改善仪表和惯性组合力学环境适应性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于无人驾驶的减振光纤惯导系统，包括壳体，所述壳体内部分为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室内安装有IMU组件、光源和减振器，所述IMU组件包括光纤陀螺和加速度计；所述第二腔室内安装有导航板、接口板和电源模块；所述光源、所述光纤陀螺、所述加速度计和所述电源模块通过所述接口板连接所述导航板；所述光源通过耦合器照射所述光纤陀螺。所述耦合器将所述光源分成三路光，为所述光纤陀螺中的光纤环提供光信号；所述接口板上设置有接插件，通过接插件连接外部器件。