【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種陀螺儀，尤其涉及一種小型化的三軸尋北陀螺儀，并進一步涉及該三軸尋北陀螺儀的尋北方法。
技術介紹
1、尋北陀螺儀是一種用于測量北向方位角的快速定向裝置，具有精度高、壽命長和結構簡單等特點，在初始方位的測量和應用中得到了廣泛的使用。三軸尋北陀螺儀主要由三軸高精度mems陀螺儀和三軸mems加速度計構成，mems指的是micro-electro-mechanicalsystem，即微電子機械系統，所需要集成的電子元器件較多。因此，隨著應用領域的擴展和產品的升級，對于三軸尋北陀螺儀的體積和尺寸，也提出了新的挑戰，不僅僅需要滿足產品的小型化設計，還需要在小型化設計的基礎上，滿足產品的快速裝配以及裝配后的結構穩定且可靠等要求，而現有的三軸尋北陀螺儀明顯不能滿足以上需求。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是需要提供過一種小型化設計的三軸尋北陀螺儀，不僅僅能夠實現產品的小型化設計，還能夠滿足產品的快速裝配以及裝配后的結構穩定且可靠的要求。
2、對此，本專利技術提供一種三軸尋北陀螺儀，包括：安裝基準件、連接器、第一電路板、第二電路板、第三電路板、第四電路板、第五電路板以及固定蓋，所述安裝基準件的底部為安裝基準面，所述安裝基準面上設置有一體化的安裝框架，所述安裝框架設置于所述安裝基準件和固定蓋之間，所述安裝框架的底部內側設置第一電路板安裝臺階，所述第一電路板設置于所述第一電路板安裝臺階上；所述安裝框架的上部內側設置第二電路板安裝臺階，所述第二電路板安裝臺階的
3、本專利技術的進一步改進在于，所述安裝基準件上還設置有固定蓋安裝臺階，所述固定蓋安裝臺階設置于所述固定蓋的底部內側，且所述固定蓋安裝臺階的形狀和尺寸分別與所述固定蓋的形狀和尺寸相配套；所述安裝框架設置于所述固定蓋安裝臺階上。
4、本專利技術的進一步改進在于，所述固定蓋安裝臺階的側邊設置有彈性外邊緣，所述彈性外邊緣與所述固定蓋的底部內側過盈連接；所述安裝基準面上設置有第一安裝孔，所述第一安裝孔設置于所述固定蓋安裝臺階的外側，所述安裝基準面通過所述第一安裝孔與所述固定蓋相連接。
5、本專利技術的進一步改進在于，所述安裝基準件的側面上設置有連接器安裝部，所述連接器安裝部的內側設置有阻擋片，所述固定蓋上設置有安裝窗，所述安裝窗的位置和大小與所述連接器安裝部的位置和大小相配套，所述阻擋片嵌入至所述安裝窗的內側。
6、本專利技術的進一步改進在于，所述第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面均為凹字形的安裝平面，所述安裝平面的兩側耳部上設置有電路板安裝孔。
7、本專利技術的進一步改進在于，所述第二電路板的一側和第三電路板的一側均設置有排線連接部，所述排線連接部的位置與所述連接器、第四電路板安裝平面以及第五電路板安裝平面的位置均錯開。
8、本專利技術還提供一種三軸尋北陀螺儀的尋北方法，采用了如上所述的三軸尋北陀螺儀，并包括以下步驟：
9、步驟s1，定義初始時刻的載體坐標系b0和導航坐標系n0，根據所述載體坐標系b0和導航坐標系n0之間的方位關系，獲取初始時刻的姿態矩陣完成首次對準；
10、步驟s2，建立卡爾曼濾波模型，通過所述卡爾曼濾波模型進行零速觀測卡爾曼濾波修正，實現再次對準以得到尋北結果。
11、本專利技術的進一步改進在于，所述步驟s1中，在初始化之后，從導航坐標系n中觀察地球表面預設固定點的重力矢量，所述重力矢量的方向指向地心，所述重力矢量的變化率方向為地球自轉方向，以所述重力矢量的方向和變化率方向作為該預設固定點的水平和方位信息，并根據雙矢量定姿算法獲取初始時刻的姿態矩陣
12、本專利技術的進一步改進在于，根據預設時間閾值延長所述步驟s1的首次對準時間。
13、本專利技術的進一步改進在于，所述步驟s2中，通過公式建立卡爾曼濾波模型，其中，為東向失準角，為北向失準角，為天向失準角，δve為東向速度誤差，δvn為北向速度誤差，δvu為天向速度誤差，和為三軸陀螺隨機常值漂移，和為等效加速度計隨機常值漂移；表示x的微分；f表示狀態轉移矩陣，表示地球自轉矢量的叉乘；gn×表示重力加速度矢量的叉乘；03×3表示3乘3的0矩陣；06×12表示6乘12的0矩陣；i3×3表示3乘3的單位矩陣；w表示系統狀態噪聲；v表示系統量測噪聲。
14、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：所述安裝基準面上設置有一體化的安裝框架，所述安裝框架的底部內側設置第一電路板安裝臺階，所述第一電路板設置于所述第一電路板安裝臺階上；所述安裝框架的兩個相鄰側面設置有第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面，所述第四電路板和第五電路板分別設置于所述第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面上，并分別與所述第一電路板相垂直，進而能夠通過所述第一電路板、第四電路板和第五電路板分別各安裝一個高精度mems陀螺儀，以便在有限的空間內設置共計三個高精度mems陀螺儀，并通過物理結構保證這三個高精度mems陀螺儀所在的電路板相互垂直，保證陀螺儀的三軸測量穩定性和可靠性。
15、在此基礎上，所述安裝框架的上部內側設置第二電路板安裝臺階，所述第二電路板安裝臺階的設置方向與所述第一電路板安裝臺階的設置方向相垂直，所述第二電路板設置于所述第二電路板安裝臺階上，一方面能，夠利用第二電路板安裝臺階實現第二電路板這一個主電路板的設置，所述第二電路板優選為六軸imu測量電路，該imu測量電路集成double型雙精度dfpu的高性能處理器，用于實現慣性測量，并且通過所述第一電路板安裝臺階和第二電路板安裝臺階之間的間距和方向，很好地保證了所述第一電路板和第二電路板之間不會產生干擾和碰撞，因為使用環境的不同或是高速運動而影響產品的測量精度；另一方面，由于所述第二電路板安裝臺階的設置方向與所述第一電路板安裝臺階的設置方向相垂直，那么，在裝配第一電路板的時候，所述第二電路板臺階并不會出現阻擋問題，無需進行避位設計，使得各個電路板的形狀更為規整，便于批量加工和制造，同時也便于滿足產品的快速裝配以及裝配后的結構穩定且可靠的要求。所述第三電路板設置于安裝框架的頂部，便于提供輔助的慣性測量電路，進一步提高慣性測量的精度和可靠性；本專利技術所述連接器設置于所述安裝基準件的外側，并與所述第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面相錯開，進而能夠有效地利用所述安裝基準件的各個側面空間，提高產品的空間利用率。
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1.一種三軸尋北陀螺儀，其特征在于，包括：安裝基準件、連接器、第一電路板、第二電路板、第三電路板、第四電路板、第五電路板以及固定蓋，所述安裝基準件的底部為安裝基準面，所述安裝基準面上設置有一體化的安裝框架，所述安裝框架設置于所述安裝基準件和固定蓋之間，所述安裝框架的底部內側設置第一電路板安裝臺階，所述第一電路板設置于所述第一電路板安裝臺階上；所述安裝框架的上部內側設置第二電路板安裝臺階，所述第二電路板安裝臺階的設置方向與所述第一電路板安裝臺階的設置方向相垂直，所述第二電路板設置于所述第二電路板安裝臺階上；所述第三電路板設置于安裝框架的頂部；所述安裝框架的兩個相鄰側面設置有第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面，所述第四電路板和第五電路板分別設置于所述第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面上，并分別與所述第一電路板相垂直；所述連接器設置于所述安裝基準件的外側，并與所述第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面相錯開。
2.根據權利要求1所述的三軸尋北陀螺儀，其特征在于，所述安裝基準件上還設置有固定蓋安裝臺階，所述固定蓋安裝臺階設置于所述固定蓋的底部內側，且所述固定蓋安裝臺階
3.根據權利要求2所述的三軸尋北陀螺儀，其特征在于，所述固定蓋安裝臺階的側邊設置有彈性外邊緣，所述彈性外邊緣與所述固定蓋的底部內側過盈連接；所述安裝基準面上設置有第一安裝孔，所述第一安裝孔設置于所述固定蓋安裝臺階的外側，所述安裝基準面通過所述第一安裝孔與所述固定蓋相連接。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的三軸尋北陀螺儀，其特征在于，所述安裝基準件的側面上設置有連接器安裝部，所述連接器安裝部的內側設置有阻擋片，所述固定蓋上設置有安裝窗，所述安裝窗的位置和大小與所述連接器安裝部的位置和大小相配套，所述阻擋片嵌入至所述安裝窗的內側。
5.根據權利要求1至3任意一項所述的三軸尋北陀螺儀，其特征在于，所述第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面均為凹字形的安裝平面，所述安裝平面的兩側耳部上設置有電路板安裝孔。
6.根據權利要求1至3任意一項所述的三軸尋北陀螺儀，其特征在于，所述第二電路板的一側和第三電路板的一側均設置有排線連接部，所述排線連接部的位置與所述連接器、第四電路板安裝平面以及第五電路板安裝平面的位置均錯開。
7.一種三軸尋北陀螺儀的尋北方法，其特征在于，采用了如權利要求1至6任意一項所述的三軸尋北陀螺儀，并包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的三軸尋北陀螺儀的尋北方法，其特征在于，所述步驟S1中，在初始化之后，從導航坐標系n中觀察地球表面預設固定點的重力矢量，所述重力矢量的方向指向地心，所述重力矢量的變化率方向為地球自轉方向，以所述重力矢量的方向和變化率方向作為該預設固定點的水平和方位信息，并根據雙矢量定姿算法獲取初始時刻的姿態矩陣
9.根據權利要求7所述的三軸尋北陀螺儀的尋北方法，其特征在于，根據預設時間閾值延長所述步驟S1的首次對準時間。
10.根據權利要求7所述的三軸尋北陀螺儀的尋北方法，其特征在于，所述步驟S2中，通過公式建立卡爾曼濾波模型，其中，為東向失準角，為北向失準角，為天向失準角，δve為東向速度誤差，δvn為北向速度誤差，δvu為天向速度誤差，和為三軸陀螺隨機常值漂移，和為等效加速度計隨機常值漂移；表示X的微分；F表示狀態轉移矩陣，表示地球自轉矢量的叉乘；gn×表示重力加速度矢量的叉乘；03×3表示3乘3的0矩陣；06×12表示6乘12的0矩陣；I3×3表示3乘3的單位矩陣；W表示系統狀態噪聲；V表示系統量測噪聲。
...【技術特征摘要】
1.一種三軸尋北陀螺儀，其特征在于，包括：安裝基準件、連接器、第一電路板、第二電路板、第三電路板、第四電路板、第五電路板以及固定蓋，所述安裝基準件的底部為安裝基準面，所述安裝基準面上設置有一體化的安裝框架，所述安裝框架設置于所述安裝基準件和固定蓋之間，所述安裝框架的底部內側設置第一電路板安裝臺階，所述第一電路板設置于所述第一電路板安裝臺階上；所述安裝框架的上部內側設置第二電路板安裝臺階，所述第二電路板安裝臺階的設置方向與所述第一電路板安裝臺階的設置方向相垂直，所述第二電路板設置于所述第二電路板安裝臺階上；所述第三電路板設置于安裝框架的頂部；所述安裝框架的兩個相鄰側面設置有第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面，所述第四電路板和第五電路板分別設置于所述第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面上，并分別與所述第一電路板相垂直；所述連接器設置于所述安裝基準件的外側，并與所述第四電路板安裝平面和第五電路板安裝平面相錯開。
2.根據權利要求1所述的三軸尋北陀螺儀，其特征在于，所述安裝基準件上還設置有固定蓋安裝臺階，所述固定蓋安裝臺階設置于所述固定蓋的底部內側，且所述固定蓋安裝臺階的形狀和尺寸分別與所述固定蓋的形狀和尺寸相配套；所述安裝框架設置于所述固定蓋安裝臺階上。
3.根據權利要求2所述的三軸尋北陀螺儀，其特征在于，所述固定蓋安裝臺階的側邊設置有彈性外邊緣，所述彈性外邊緣與所述固定蓋的底部內側過盈連接；所述安裝基準面上設置有第一安裝孔，所述第一安裝孔設置于所述固定蓋安裝臺階的外側，所述安裝基準面通過所述第一安裝孔與所述固定蓋相連接。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的三軸尋北陀螺儀，其特征在于，所述安裝基準件的側面上設置有連接器安裝部，所述連接器安裝部的內側設置有阻擋片，所述固定蓋上設置有安裝窗，所述安裝窗的位置和大小與所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝珊，
申請(專利權)人：深圳瑞慣科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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