[发明专利]一种双向光通信及无线供电单轴旋转惯导系统

权利要求书

1.一种双向光通信及无线供电单轴旋转惯导系统，其特征在于，该系统包括旋转部分和固定部分；所述旋转部分由惯性测量单元、旋转端信息采集处理单元、可见光接收端PCB(4)、无线供电次级绕组(8)、无线供电次级磁芯(9)、增量式圆光栅(12)、无框力矩电机转子(18)构成；所述固定部分由红外光接收端PCB(3)、无线供电初级磁芯(6)、无线供电初级绕组(7)、第一读数头(13)、第二读数头(23)、无框力矩电机定子(17)、无线供电发送端PCB(31)、电机驱动板(32)、固定端信息接收与处理单元构成；

所述增量式圆光栅(12)、无框力矩电机转子(18)、第一读数头(13)、无框力矩电机定子(17)和电机驱动板(32)构成电机驱动单元，其中第一读数头(13)读取增量式圆光栅(12)旋转角度传输至电机驱动板(32)；无框力矩电机定子(17)和无框力矩电机转子(18)相互配合，所述电机驱动单元驱动无框力矩电机转子(18)带动旋转部分以一定的转位方案转动；

所述第一读数头(13)和第二读数头(23)对称安装于增量式圆光栅(12)两侧，用于补偿电机的安装偏心误差，提高测角精度；

所述无线供电发送端PCB(31)、旋转端信息采集处理单元、无线供电初级磁芯(6)、无线供电初级绕组(7)、无线供电次级绕组(8)、无线供电次级磁芯(9)共同构成无线供电单元；其中无线供电初级绕组(7)和无线供电次级绕组(8)分别放置于无线供电初级磁芯(6)和无线供电次级磁芯(9)内部，所述无线供电发送端PCB(31)驱动无线供电初级绕组(7)，通过无线供电初级绕组(7)和无线供电次级绕组(8)之间的磁耦合谐振，为旋转部分的旋转端信息采集处理单元供电；

所述旋转部分中可见光接收端PCB(4)与固定部分的红外光接收端PCB(3)组成双向光通信单元；旋转端信息采集处理单元采集惯性测量单元信息，通过双向光通信单元，实现旋转部分与固定部分的信息交互；双向光通信单元将惯性测量单元数据传输给固定端信息接收与处理单元，完成单轴旋转惯导系统数据的分析处理。

2.根据权利要求1所述的一种双向光通信及无线供电单轴旋转惯导系统，其特征在于，所述双向光通信单元由可见光通信和红外光通信组成，旋转端信息采集处理单元为旋转端PCB(11)，通过红外光通信，将旋转部分的数据传输给固定端信息接收与处理单元；固定端信息接收与处理单元为旋转调制固定端PCB(33)，通过可见光通信，将固定部分的数据传输给旋转端信息采集处理单元，实现双向光通信，且具有全双工通信功能，通信协议可以为UART协议，也可以为其他协议。

3.根据权利要求1所述的一种双向光通信及无线供电单轴旋转惯导系统，其特征在于，所述双向光通信单元安装于无线供电单元的磁芯内部，同轴放置；光信号和电磁信号互不干扰，能够实现旋转部分和固定部分无线信号和能量传输的同时，减小系统体积。

4.根据权利要求1所述的一种双向光通信及无线供电单轴旋转惯导系统，其特征在于，所述旋转部分上端安装无线供电次级绕组(8)和无线供电次级磁芯(9)，旋转部分下端安装无框力矩电机转子(18)；无线供电单元和无框力矩电机分别放置于旋转体(24)两端，减小漏磁对无线供电单元和无框力矩电机的影响。

5.根据权利要求4所述的一种双向光通信及无线供电单轴旋转惯导系统，其特征在于，所述旋转体(24)下端剖面图相对旋转中心成双凹字形，下端轴承(19)安装在凹形槽中，将无框力矩电机转子(18)安装于旋转体(24)上，与旋转中心同轴，上端轴承(5)和下端轴承(19)承受轴向力和径向力，无框力矩电机只提供旋转动力，内嵌式设计能够进一步减小本系统体积；电机驱动板(32)读取第一读数头(13)提供的旋转体(24)测角数据，根据转位方案控制无框力矩电机转动。