[发明专利]一种用于惯性导航系统的转位定位机构

说明书

本发明公开了一种用于惯性导航系统的转位定位机构，包括转位控制器、台体、旋转变压器、力矩电机、定位盘以及电磁锁，所述电磁锁包括锁体与锁芯；定位盘为齿形角为α的渐开线圆柱齿轮；锁芯的锁头包括从前端到后端方向同轴线的第一圆台段、第二圆台段以及圆柱段；第一圆台段的大底面与第二圆台段的小底面直径相等并相连；第二圆台段的大底面与圆柱段的直径相等并与圆柱段的一个底面相连；由第二圆台段所延伸出的圆锥的顶角为锁头夹角β，β＝2α；所述转位控制器能够在台体到达目标角度后控制伸缩机构带动锁芯从锁体内伸出，从而使得锁芯的锁头卡入定位盘的齿槽中。本发明能够在定位过程中校正定位盘因惯性导致的角度偏差，提高定位精度。

技术领域

本发明涉及一种用于惯性导航系统的转位定位机构。

背景技术

惯性导航系统(INS,简称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，利用惯性元件(陀螺和加速度计)测量出运载体的加速度，将它对时间进行积分，且把它变化到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。

由于加速度计和陀螺都有一定的零偏以及标度因素不稳定性，因而其测量值都是有误差的，为了提高惯性器件的精度，常常将陀螺和加速度计安装在转位定位机构的台体上，现有技术中的转位定位机构如图1所示，定位盘通过轴(2)与力矩电机(5)动力连接，转位定位机构的一个完整转位过程如下：转位控制模块收到服务器发送的转位指令后，首先控制电磁锁(6)解锁，然后控制力矩电机(5)带动台体(1)绕轴线3转动，当台体(1)转动到目标角度，转位控制模块控制电磁锁(6)锁住与台体(1)同步转动的定位盘(4)，从而将台体(1)锁定在目标位置，确保台体(1)在该位置时不会晃动，保证了陀螺和加速度计在该位置采集信号的准确性。某些高级的转位定位机构中还设有旋转变压器(7)，利用旋转变压器(7)能实时测量出台体的角度位置。

但是，由于惯性作用，定位盘(4)转动到目标角度后还会继续旋转微小的角度，这样就造成了偏差，从而使得陀螺和加速度计采集数据的精度降低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种用于惯性导航系统的转位定位机构，解决现有技术中由于惯性作用导致精度降低的技术问题，能够在定位过程中校正定位盘因惯性导致的角度偏差，提高定位精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种用于惯性导航系统的转位定位机构，包括转位控制器、台体、旋转变压器、力矩电机、定位盘以及电磁锁，所述电磁锁包括锁体与锁芯，锁芯通过伸缩机构连接在锁体内，锁芯能够在伸缩机构的带动下沿锁体的轴线滑动；锁体轴线垂直于定位盘的轴线；所述定位盘为齿形角为α的渐开线圆柱齿轮；所述锁芯的锁头包括从前端到后端方向同轴线的第一圆台段、第二圆台段以及圆柱段；第一圆台段的大底面与第二圆台段的小底面直径相等并相连；第二圆台段的大底面与圆柱段的直径相等并与圆柱段的一个底面相连；由第二圆台段所延伸出的圆锥的顶角为锁头夹角β；所述锁头夹角β与定位盘的齿形角α满足以下关系：β＝2α；所述转位控制器能够在台体到达目标角度后控制伸缩机构带动锁芯从锁体内伸出，从而使得锁芯的锁头卡入定位盘的齿槽中。

优选的，所述齿形角α＝20°，锁头夹角β＝40°。

优选的，所述定位盘的齿数为24。

优选的，所述锁头进入齿槽的最大深度为齿槽深度的2/3。

优选的，还包括用于实时检测台体角度位置的旋转变压器；转位控制器中配置有电磁锁故障检测模块，用于接收旋转变压器输入的台体角度位置信息，并解析出台体转动角度，将台体转动角度与预设阈值进行比较，若超过预设值则做出电磁锁故障的判断，若未超过预设值则做出电磁锁正常的判断。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：