[发明专利]一种高速旋转载体惯性姿态测量装置

摘要

本发明公开了一种高速旋转载体惯性姿态测量装置，属于惯性姿态测量装置技术领域，该装置包括一支用于测量滚转轴方向角速率的燃气陀螺仪以及两支用于偏航、俯仰方向测量的速率陀螺仪。该装置可以完成对高速旋转载体滚转角、偏航角、俯仰角角度和三轴角速度的实时测量。该装置的滚转角测量误差仅取决于滚转燃气陀螺的漂移率，不会随时间快速发散。在载体高转速旋转环境下实现了姿态准确测量，且结构和制造工艺简单，成本低、体积小，设备完全依靠自身设备工作，隐蔽性好，工作不受气象条件的限制，可靠性高。

主权项

1.一种高速旋转载体惯性姿态测量装置，其特征在于：包含一支燃气陀螺仪(7)、第一速率陀螺仪和第二速率陀螺仪；所述的燃气陀螺仪(7)安装于高速旋转载体的滚转轴上，设为X轴；第一速率陀螺仪、第二速率陀螺仪安装于与X轴正交的Y轴、Z轴所在的平面内且沿Y轴、Z轴方向，还包括计算机，通过计算机得到燃气陀螺仪(7)、第一速率陀螺仪、第二速率陀螺仪输出的信号并进行姿态解算。

2.根据权利要求1所述的一种高速旋转载体惯性姿态测量装置，其特征在于：燃气陀螺仪用于测量滚转轴方向角速率或角度，第一速率陀螺仪、第二速率陀螺仪分别用于测量偏航方向、俯仰方向的角速率。

3.根据权利要求1所述的高速旋转载体惯性姿态测量装置，其特征在于：燃气陀螺仪(7)定轴与高速旋转载体的滚转轴平行，燃气陀螺仪(7)利用燃气驱动推动转子，测量高速旋转载体的滚转角度并计算滚转角速度。

4.根据权利要求1所述的高速旋转载体惯性姿态测量装置，其特征在于：高速旋转载体的滚转轴与燃气陀螺仪(7)所安装的装置结构件(1)的轴向方向一致。

5.根据权利要求1所述的高速旋转载体惯性姿态测量装置，其特征在于：第一速率陀螺仪、第二速率陀螺仪与计算机(3)通过内部导线进行串口通信。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的高速旋转载体惯性姿态测量装置，其特征在于：燃气陀螺仪安装在结构件的顶腔底部中心位置，第一速率陀螺仪、第二速率陀螺仪分别安装于结构件的顶壁、侧壁位置。

7.根据权利要求1或2所述的高速旋转载体惯性姿态测量装置，其特征在于：所述的第一速率陀螺仪、第二速率陀螺仪都可以为MEMS陀螺、石英陀螺、光纤陀螺、激光陀螺。

8.根据权利要求1或2所述的高速旋转载体惯性姿态测量装置，其特征在于：所述的燃气陀螺仪包括燃气发生器、陀螺仪本体、光电编码器和信号处理电路四个部分；燃气发生器用于引燃火药从而推动转子旋转；光电编码器是陀螺仪本体的信号的输出装置；信号处理电路对当前采集到的滚转角度信息进行微分计算得到瞬时滚转角速度信息。

9.根据权利要求1或2所述的高速旋转载体惯性姿态测量装置，其特征在于：还包括结构件、内部导线、二次电源组件；通过内部导线，将燃气陀螺仪7将测量得到的角度信息，第一速率陀螺仪、第二速率陀螺仪测量得到的角速度信息一并传输到计算机，计算机位于整体结构件的底腔内，计算机将处理后的姿态信息对外输出；二次电源组件将外部设备接入的电压转变为燃气陀螺仪、第一速率陀螺仪、第二速率陀螺仪、计算机所需的电压。