[发明专利]一种便携式三轴光纤陀螺测姿系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种便携式三轴光纤陀螺测姿系统，包括三轴光纤陀螺、姿态和重力传感器和支撑整个系统的架体，三轴光纤陀螺包括光源组件和探测组件，探测组件连接有控制解算存储通讯电路，便携式三轴光纤陀螺测姿系统还包括光源控制电路、电源控制电路和三轴MEMS IMU，光源控制电路用于为光源组件中的光源的供电，电源控制电路用于控制三轴光纤陀螺的供电，姿态和重力传感器连接探测组件，光源控制电路、电源控制电路和三轴MEMS IMU均连接控制解算存储通讯电路与现有技术相比，本发明具有降低了功耗、延长了使用时间、抗冲击和抗振动性能好等优点。

技术领域

本发明涉及三轴光纤陀螺测姿系统领域，尤其是涉及一种便携式三轴光纤陀螺测姿系统及其控制方法。

背景技术

随着地下钻探要求无人化，智能化，数字化的不断提升，对地下钻探测量精度要求不断提高急需一种高精度，高可靠，高效率的姿态航向测量设备。目前测量设备主要有三种方式：三轴磁罗盘加三轴加速度计方式、机械陀螺加三轴加速度计寻北方式和光纤陀螺加三轴加速度计通过转位寻北方式。

下面对这三种方式的弊端分别进行分析。

三轴磁罗盘加三轴加速度计方式存在以下弊端：

1.1)磁罗盘精度低一般航向角只能达到±1.5°；

1.2)需要无磁钢做外套，成本及加工难度大；

1.3)容易被铁磁物质干扰；

1.4)不能在测量中进行自标定。

机械陀螺加三轴加速度计寻北方式存在以下弊端：

2.1)由于有挠性连接杆，及转动部件，导致抗振性差；

2.2)长时间精度漂移大；

2.3)外围电路复杂，需要16K信号发生电路，电机伺服控制电路，调制解调电路，姿态解算电路，电源转换电路。

光纤陀螺加三轴加速度计通过转位寻北方式存在以下弊端：

3.1)一般采用一至三个光纤陀螺模块和三个石英加速度计组成IMU模块通过转位方式进行寻北。造成结构复杂，体积大；

3.2)一至二个光纤陀螺模块和三个石英加速度计组成的系统在大于60°后航向精度降低，不能进行连续测量；

3.3)采用三个光纤陀螺模块和三个石英加速度计组成的系统，内部含有3套光源，3套Sagnec信号检测伺服电路，三套光路组件，同时需要给石英加速度计提供±12V以上的电源，造成功耗高，电压高，防爆要求高。不适合用电池供电。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的光纤陀螺加三轴加速度计通过转位寻北方式结构复杂，功耗大的缺陷而提供一种便携式三轴光纤陀螺测姿系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种便携式三轴光纤陀螺测姿系统，包括三轴光纤陀螺、姿态和重力传感器和支撑整个系统的架体，所述三轴光纤陀螺包括光源组件和探测组件，所述探测组件连接有控制解算存储通讯电路，所述便携式三轴光纤陀螺测姿系统还包括光源控制电路、电源控制电路和三轴MEMS IMU，所述光源控制电路用于为所述光源组件中的光源的供电，所述电源控制电路用于控制所述三轴光纤陀螺的供电，所述姿态和重力传感器连接所述探测组件，所述光源控制电路、电源控制电路和三轴MEMS IMU均连接所述控制解算存储通讯电路。

进一步地，所述姿态和重力传感器为三轴MEMS加速度计或MEMS倾角传感器。