专利名称：一种便携式定向仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种定向仪，尤其涉及一种低成本、高灵敏度的便携式振动陀螺 惯性定向仪。
背景技术：
目前，惯性技术是一项涉及多学科的高新技术。惯性仪表和惯性系统是在惯性技 术的基础上发展起来的产业产品，由陀螺仪和加速度计作为核心元件组成的惯性系统是惯 性技术发展的丰硕成果，是当代的一项多学科综合性尖端技术。惯性仪表能根据不同需要 提供载体准确的方位、水平、位置、速度、角速度、加速度等信号，因此，惯性仪表在国防军事 及各个领域得到了广泛应用，同时国内外也进行了广泛深入的开发研究。随着工业和科学 技术的迅猛发展，矿山抢险和城市消防救治的难度越来越大，情况越来越复杂，需要尽快确 定救险人员和遇险人员的准确方向和位置，给救险指挥中心提供准确信息，从而确定正确 的救险方案，为救险赢得时间，减小矿难和消防的损失。然而目前已广泛应用的卫星定向定 位和无线电定向定位都因为矿井、隧道及城市的高楼大厦等建筑物对信号的屏蔽作用，显 得无能为力。在建筑物、矿井、隧道等场所发生了火灾或其它灾害，在观察不到可供定向的参照 物，又接收不到GPS和其它无线电定位定向信号，要解决救护人员和被救人员在灾害现场 的定向问题，只有采用惯性技术生产的方位仪。但目前生产的方位仪成本十分昂贵，如选用 低成本的惯导系统，则面临低成本、低精度的加表和陀螺的灵敏度达不到要求，随时间快速 积累起来的误差太大，目前使用微机械陀螺达不到使用的要求，如使用其它可以进行定向 的惯性元件激光陀螺、光纤陀螺、动调陀螺等，但它们体积太大，重量太重，成本太高。

实用新型内容针对上述现有技术的不足之处，本实用新型提供一种利用安装有专用振动陀螺等 的手动平台，具有独特解算系统的便携式定向仪，可提高产品定向精度，降低使用成本，能 有效的解决上述现有技术存在的问题。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是公开一种便携式定向仪，其 包括控制解算计算机、手动平台、位置传感器、开关和电源，手动平台上安装有加速率表、振 动陀螺和温度传感器，所述加速率表和振动陀螺提供方位基准信号，将手动平台发出的寻 北指令通过串口 RS-422传送给控制解算计算机，控制解算计算机再将信号通过10 口传给 平台转动机构，此时振动陀螺敏感的角速率信号和加速率表敏感的加速度信号输出给放大 器，放大器将信号放大后输送给A/D转换电路后进入控制解算计算机，同时温度传感器将 振动陀螺上的温度信号以及加速率表上的温度信号同时传输给A/D转换电路后进入控制 解算计算机，手动平台输出信号给位置传感器，位置传感器将位置信号输送给控制解算计 算机；控制解算计算机将角速率信号、加速度信号、温度信号以及位置信号与方位基准信号 进行处理、解算后通过串口 RS-232输出。[0006]与现有技术相比，该实用新型带来的有益效果为本实用新型通过改善信号解算 的方法并进行非线性补偿，同时对所用振动陀螺及加速率表进行参数改善，解决了在防灾 救险过程中人员的定位定向问题，人员在矿井、建筑物内，在无线电、GPS定向定位的盲区 内，不需借助外界参照物只需携带者按下开关即可完成自主定位，及时向指挥中心告知其 准确的方向和方位，另外，整个定向仪装置的结构简单，体积小，耗电量低，使用成本低、高 灵敏，不仅操作方便，而且适合人们随身携带，适用范围广，定位定向效果好。

图1为本实用新型实施例的电路连接框图；图2为本实用新型实施例的模块示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。如图1-2所示，作为本实用新型的一种实施例，该便携式定向仪包括控制解算计 算机、手动平台、位置传感器、开关和电源，手动平台上安装有加速率表、振动陀螺和温度传 感器，所述加速率表和振动陀螺提供方位基准信号，将手动平台发出的寻北指令通过串口 RS-422传送给控制解算计算机，控制解算计算机再将信号通过IO 口传给平台转动机构，此 时振动陀螺敏感的角速率信号和加速率表敏感的加速度信号输出给放大器，放大器将信号 放大后输送给A/D转换电路后进入控制解算计算机，同时温度传感器将振动陀螺上的温度 信号以及加速率表上的温度信号同时传输给A/D转换电路后进入控制解算计算机，手动平 台输出信号给位置传感器，位置传感器将位置信号输送给控制解算计算机；控制解算计算 机将角速率信号、加速度信号、温度信号以及位置信号与方位基准信号进行处理、解算后通 过串口 RS-232输出。具体来说，如图1所示，该定向仪的电源可外接或采用电池供电，振动陀螺采用低 成本、高灵敏的振动陀螺。DC-DC电源与手动平台上的振动陀螺、加速率表和温度传感器电 路相连供电，其中，DC-DC电源与振动陀螺的连接线路上接入触摸开关，DC-DC电源还与平 台转动机构、放大镜、A/D转换以及控制解算计算机相连供电。控制解算计算机的IO 口输 出端与平台转动机构相连，起到控制平台转动机构的作用。将该实用新型定向仪的DC-DC电源接入DC27V的直流电源，当产品携带者遇到危 险，需要向外界告知其所处的方位，以便救护人员及时快速赶到救护，可通过平台上手持部 分的触摸开关发出寻北指令。该寻北指令通过串口 RS-422传送给控制解算计算机，由控制 解算计算机将信号通过IO 口传给平台转动机构，平台转动机构的输出端与平台相连，此时 安装在平台上的低成本、高灵敏振动陀螺将陀螺敏感的角速率信号ωχ、ωγ以及安装在平 台上的双轴加速率表敏感的加速度信号Ax、Ay分别输送给放大器；然后由放大器将信号放 大后输送给A/D转换电路。平台上的温度传感器将敏感陀螺的温度信号Τω、敏感加表的温 度信号TA也同时直接传输给A/D转换电路。上述角速率ω、加速度A和温度T三路信号经 A/D转换后也进入控制解算计算机电路，与此同时，由于平台的其中一输出端口与位置传感 器的输入端相连，敏感平台0 360°位置的位置传感器也将平台的位置信号输送到控制 解算计算机电路。在控制解算计算机电路里经过对角速率信号、加速度信号、温度信号以及0 360°位置信号与真北向方位基准信号进行处理、解算，最后通过串口 RS-232输出一个 与真北向方位基准信号相比的方向信号，从而确定仪表携带者的方位。经过多次的测试，采用上述电路原理的本实用新型能够达到以下技术指标定向误差彡1.5°对准时间彡90s连续工作时间彡4h工作环境温度-40°C +60°C电源12 士 3V 电流彡1A重量;0kg因此，本实用新型能够解决在防灾救险过程中人员的定位定向问题，不受外界环 境的影响和干扰，人员在矿井、建筑物内，在无线电、GPS定向定位的盲区内，不需借助外界 参照物只需携带者按下开关即可完成自主定位，及时向指挥中心告知其准确的方向和方 位；另外，整个定向仪装置的结构简单，体积小，成本低、高灵敏，不仅操作方便而且适合人 们随身携带，适用范围广，定位定向效果好。以上对本实用新型所提供的一种低成本、高灵敏度的振动陀螺惯性防灾便携式定 向仪进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐 述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领 域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之 处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。对本实用新型的变更和改进 将是可能的，而不会超出附加权利要求可规定的构思和范围。
权利要求一种便携式定向仪，包括控制解算计算机、手动平台、位置传感器、开关和电源，手动平台上安装有加速率表、振动陀螺和温度传感器，所述加速率表和振动陀螺提供方位基准信号，其特征在于将手动平台发出的寻北指令通过串口RS 422传送给控制解算计算机，控制解算计算机再将信号通过IO口传给平台转动机构，此时振动陀螺敏感的角速率信号和加速率表敏感的加速度信号输给放大器，放大器将信号放大后输送给A/D转换电路后进入控制解算计算机，同时温度传感器将振动陀螺上的温度信号以及加速率表上的温度信号同时传输给A/D转换电路后进入控制解算计算机，手动平台输出信号给位置传感器，位置传感器将位置信号输送给控制解算计算机；控制解算计算机将角速率信号、加速度信号、温度信号以及位置信号与基准方位信号进行处理、解算后通过串口RS 232输出。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式定向仪，当手动平台发出的寻北指令传送给控制解算计算机，控制解算计算机将信号传给平台转动机构，此时振动陀螺敏感的角速率信号和加速率表敏感的加速度信号输出给放大器，放大器将信号放大后输送给A/D转换电路后进入控制解算计算机，同时温度传感器将振动陀螺上的温度信号以及加速率表上的温度信号同时传输给A/D转换电路后进入控制解算计算机，手动平台输出信号给位置传感器，位置传感器将位置信号输送给控制解算计算机与真北向基准信号进行处理、解算后通过串口RS-232输出一个与真北向基准信号相比的方向信号，从而确定仪器携带者的方位。整个定向仪装置的结构简单，体积小，耗电量低，操作方便，适合人们随身携带。
文档编号G01C21/16GK201688850SQ20102016106
公开日2010年12月29日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者卿荣康, 吕良 申请人:重庆仙通智能仪表有限公司