专利名称：数字陀螺组合的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于挠性陀螺的小型捷联惯性组合的改进技术，属于惯性测
量单元的设计与集成技术领域。
背景技术：
陀螺的发展由来已久，早期在飞机和轮船的惯性导航系统中已经使用陀螺仪来检 测转动角速度，随着技术的不断发展，在导弹制导系统、无人机、测井以及红外成像仪等领 域也引入了陀螺检测的方式，近年来，陀螺组合已越来越多的被用到非手动操作装置的姿 态控制以及防振装置中。 现目前的数字陀螺组合一般由压电陀螺、光纤陀螺等单轴陀螺作为传感器，通常 采用准捷联方式，这种类型的陀螺组合存在体积大、测试速度慢、功耗大和使用维护麻烦的 问题；由二自由度的挠性陀螺互为正交的角速度敏感轴保持在近似水平状态，在陀螺的每 个敏感轴方向各安装了一只加速计，用来补偿产生的误差，虽然也能检测得到角速度的信 号，但只输出模拟量，限制了陀螺组合的通用性；而且，由于模拟信号的保密性能较差，抗干 扰能力也较弱，不利于在军事等高科技技术领域的发展。现目前大多数的终端接收设备都 已经数字化，要将这种陀螺装置与终端配套，需专用的上位机进行模数转换和数据处理，这 使得终端设备的结构更加复杂，这也增大了配套设备的生产成本。

实用新型内容针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种能够将角速率数 字化输出，方便及时定位故障，抗干扰能力强、可靠性高，结构灵活且可扩展性强的数字陀 螺组合。
本实用新型的技术方案是一种数字陀螺组合，包括挠性陀螺模块；挠性陀螺模
块由电源模块供电，所述挠性陀螺模块与力反馈回路相连；力反馈回路的输入端接收挠性
陀螺模块的输出信号，将信号滤波、放大后反馈回挠性陀螺模块，挠性陀螺模块的输出与数
字回路的输入相连，数字回路的输出端将角速率的数字信号输入到上位机。 进一步的技术特征，所述数字回路内包括A/D转换模块、数据处理模块和串口输
出模块。 所述数字回路内设置有隔离输出模块，隔离输出模块将角速率的模拟信号输出到 上位机。 相对于现有技术，本实用新型具有以下优点 1 、能够直接输出角速率的数字信号，通过数字回路内的A/D转换和单片机对数据 信号进行处理，从串口输出模块直接得到角速率的数字量，增强了陀螺组合与外部设备的 通用性。 2、方便对陀螺组合进行故障检测，上位机接收到的数字信号能准确反应陀螺组合 的工作状态，当陀螺组合出现故障时，通过数字信号能实现及时定位，方便工作人员迅速维修和处理故障。 3、抗干扰能力强、可靠性高，在力反馈回路中对模拟信号进行了滤波抗干扰、校正 以及功率放大处理，采用隔离输出的模拟信号具有较强的抗干扰能力，陀螺组合的可靠性 也得到进一步加强。 4、结构灵活、可扩展性强、稳定性好和抗冲击能力强，且成本较低；由于采用模块 式结构，可根据需要增加新的功能模块，改进后的捷联式陀螺组合可广泛应用于各种导弹 导航系统、无人机、测井、红外成像仪、高炮瞄稳仪等领域。对挠性陀螺组合进行数字化后， 只需通用计算机即可进行导航解算，提高了陀螺组合的通用性，也克服了压电陀螺，光纤陀 螺体积大，功耗高的缺点。

图1为本实用新型数字陀螺组合的原理方框图； 图2为挠性陀螺模块的结构示意图。 图1中，1-电源模±央，2-挠性陀螺模±央，3-力反馈回路，4-数字回路，5-上位机， 6-水平陀螺，7_垂直陀螺。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。 如图1所示，本实用新型的数字陀螺组合，包括挠性陀螺模块2，所述挠性陀螺模 块2做为速率传感器对载体的角速率进行信息采集，挠性陀螺模块2的输出作为力反馈回 路3的输入，力反馈回路3对接收的信号进行处理后反馈至挠性陀螺模块2，陀螺模块2经 反馈处理的信号输出与数字回路4的输入相连，数字回路4包括前置放大、A/D转换模块、 数据处理模块和串口输出模块，数字回路4将输入的模拟信号进行滤波、采样、零位处理和 速率解算处理后，通过串口输出模块将角速率的数字信号输出至上位机5。工作时挠性陀螺 模块2通过电源模块1供电，在电源模块1中设置有陀螺专用电源和二次电源装置。 对本实用新型的进一步改进，所述数字回路4内还设置有隔离输出模块，隔离输 出模块将角速率的模拟信号隔离后直接输出到上位机5，隔离输出模块将数字信号和模拟 信号进行隔离，使之具有较强的抗干扰能力。 如图2所示，挠性陀螺模块2由两个自由度挠性陀螺组成，其中水平放置的陀螺仪 作为航向陀螺仪，敏感载体航向偏移角速率，垂直放置陀螺仪作为方位陀螺仪，敏感载体俯 仰和横滚角速率。两陀螺仪相互正交且固定连接在安装基座上，形成X、 Y、 Z三轴坐标系。 本实用新型的数字挠性陀螺组合，能够实时敏感安装载体沿X、 Y、 Z三轴坐标系的 转动角速率，为载体提供姿态信号，只需通用计算机即可进行导航解算，提高了陀螺组合的 通用性，克服了压电陀螺，光纤陀螺体积大，功耗高的缺点，而且稳定性能良好，抗冲击能力 强，可广泛应用于各种导弹、无人机、测井、红外成像仪以及高炮瞄稳仪等技术领域。
权利要求数字陀螺组合，包括挠性陀螺模块(2)，所述挠性陀螺模块(2)作为速率传感器对载体的角速率进行信息采集，其特征在于，挠性陀螺模块(2)的信号输出作为力反馈回路(3)的输入，力反馈回路(3)对接收的信号进行处理后反馈至挠性陀螺模块(2)，经反馈处理的信号输出与数字回路(4)的输入相连，数字回路(4)将输入的模拟信号进行滤波、采样、零位处理和速率解算处理后，通过串口输出模块将角速率的数字信号输出至上位机(5)。
2. 根据权利要求1所述的数字陀螺组合，其特征在于，所述数字回路(4)内包括A/D转 换模块、数据处理模块和串口输出模块。
3. 根据权利要求1所述的数字陀螺组合，其特征在于，所述数字回路(4)内设置有隔离 输出模块，隔离输出模块将角速率的模拟信号输出到上位机(5)。
专利摘要一种数字陀螺组合，包括挠性陀螺模块，挠性陀螺模块通过电源模块供电，所述挠性陀螺模块上连接有力反馈回路和数字回路；力反馈回路的输入端接收挠性陀螺模块的输出信号，力反馈回路将信号滤波放大后反馈回挠性陀螺模块，数字回路的输入端与挠性陀螺模块的输出端相连，数字回路的输出端将角速率的数字信号输入到上位机。本实用新型的数字陀螺组合能够将角速率数字化输出，方便及时定位故障，抗干扰能力强、可靠性高，结构灵活，可扩展性强，稳定性好，抗冲击能力强，并具有较低的成本。
文档编号G01C19/02GK201463893SQ20092012747
公开日2010年5月12日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者吴金伟, 李强, 李生彬, 杨美玲, 林萍 申请人:重庆华渝电气仪表总厂