先进导航技术第五讲平台式与捷联式惯导系统
先进导航技术 第五讲 平台式与捷联式惯导系统
一、惯导系统的组成惯性测量部件（IMU）一惯导系统的核心部件惯性平台及相关电路计算机、专用接口及总线控制显示部件（CDU)一人机界面备份电池BU）一确保供电的连续性
一、惯导系统的组成 ➢ 惯性测量部件(IMU)— 惯导系统的核心部件 ➢ 控制显示部件(CDU)— 人机界面 ➢ 备份电池(BU)— 确保供电的连续性 ◼ 惯性平台及相关电路 ◼ 计算机、专用接口及总线
二、陀螺稳定平台1、主要功能隔离载体运动（干扰力矩卸荷），建立测量基准；按指令使测量轴跟踪地理坐标系；给出载体加速度和姿态/航向的量测。2.稳定平台的自由度三环平台适用于弹道导弹、舰艇；四环平台适用于飞机光轴稳定用双轴平台即可
➢ 隔离载体运动（干扰力矩卸荷），建立测量基准； ➢ 按指令使测量轴跟踪地理坐标系 ； ➢ 给出载体加速度和姿态/航向的量测。 1、主要功能 2、 稳定平台的自由度 ➢ 三环平台适用于弹道导弹、舰艇； ➢ 四环平台适用于飞机； ➢ 光轴稳定用双轴平台即可。 二、陀螺稳定平台
二、陀螺稳定平台（续）3、陀螺稳定平台框图利用位置陀螺的框图a、MD0KK.(S)区一Us+Ds图像处理板平台跟踪OC&PWMKM稳定1+TSKa陀螺We电机KPWMK.(s)I
二、陀螺稳定平台(续) 3、陀螺稳定平台框图 a、利用位置陀螺的框图 Js + Ds 2 1 S 1 K (s) S MF − T s K M 1+ Kp KG − + PWM PWM e KF K (s) T 平台 P 电机 图像处理板 陀螺 跟踪 稳定 T
二、陀螺稳定平台(续)3、陀螺稳定平台框图b、利用速率陀螺的框图MFpOp?XXJs+D平台Vc0区Kd陀螺旋变0KM0图像处理板1+TS电机K,(s)K,(s)K.(s)K,(s)冈指令稳定空扶正?PWMO跟踪载体俯仰角，vc计算的载体俯仰角，0：平台俯仰角①：旋变输出，0c：指令俯仰角，f：目标俯仰角
二、陀螺稳定平台（续） 3、陀螺稳定平台框图 b、利用速率陀螺的框图 扶正 Js + D 1 S 1 ( ) 1 K s − V s K M 1+ Kp KG PWM P 平台 P 电机 陀螺 稳定 ( ) 0 K s Vc C ( ) 2 K s K ( ) 3 K s T 指令 跟踪 图像处 理板 − V Vc P C T ：载体俯仰角， ：计算的载体俯仰角， ：平台俯仰角， ：旋变输出， ：指令俯仰角， ：目标俯仰角 MF − − − 旋变 空
二、陀螺稳定平台（续）4、稳定平台的组成台体、框架和轴承；装在台体上的陀螺、加速度计：每个轴上有一个力矩电机、一个旋变、方位轴还有一个分解器导电滑环一般在方位轴、外横滚轴上其它轴用软导线：两级温控（含保护），有强迫风冷及搅拌风机；减振器（衰减线位移不产生角位移）；相关电路（稳定回路、温控回路、陀螺、加速度支撑电路、专用电源等）
二、陀螺稳定平台（续） ➢ 台体、框架和轴承； ➢ 装在台体上的陀螺、加速度计； ➢ 每个轴上有一个力矩电机、一个旋变、方位轴还有一个分解器； ➢ 导电滑环一般在方位轴、外横滚轴上其它轴用软导线； ➢ 两级温控（含保护），有强迫风冷及搅拌风机； ➢ 减振器（衰减线位移不产生角位移）； ➢ 相关电路（稳定回路、温控回路、陀螺、加速度支撑电路、专用 电源等）。 4、稳定平台的组成
三、陀螺稳定平台的特殊技术问题1、稳定回路一应选适当增益以减小静态跟踪误差；一应选适当力矩电机功率和系统带宽保证在动态条件下的运动隔离；一应能阻尼陀螺章动并对陀螺一倍频、二倍频振动有足够滤波能力（陷波器）2、温度控制一对液浮陀螺、挠性陀螺的精度和稳定时间影响很大；一稳定精度0.2℃，常温下稳定时间3分钟，加温速率10~15℃1分
三、陀螺稳定平台的特殊技术问题 1、稳定回路 — 应选适当增益以减小静态跟踪误差； — 应选适当力矩电机功率和系统带宽保证在动态条件下的运动隔 离； — 应能阻尼陀螺章动并对陀螺一倍频、二倍频振动有足够滤波能 力（陷波器）。 2、温度控制 — 对液浮陀螺、挠性陀螺的精度和稳定时间影响很大； — 稳定精度0.2℃，常温下稳定时间3分钟，加温速率 10~15 ℃ /分
（续）三、陀螺稳定平台的特殊技术问题3、粗精组合旋变若采用1：16粗精组合双速旋变，分辨率可达5”，更高要求可用光电编码器和感应同步器，雷达对实时性要求高，因此需采用模拟输出。4、框架轴的几何精度要确保平台框架轴的正交度、同轴度、共面度以及安装面的正交度。5、环境适应能力应能保证全系统在严格的高低温和振动的环境下过关。（轴承问题，高环境温度下温度失控问题、低温振荡问题、机箱刚度与支撑问题）
三、陀螺稳定平台的特殊技术问题 （续） 3、粗精组合旋变 若采用1 ∶16 粗精组合双速旋变，分辨率可达 5″, 更高要求 可用光电编码器和感应同步器，雷达对实时性要求高，因此需 采用模拟输出。 4、框架轴的几何精度 要确保平台框架轴的正交度、同轴度、共面度以及安装面的 正交度。 5、环境适应能力 应能保证全系统在严格的高低温和振动的环境下过关。（轴 承问题，高环境温度下温度失控问题、低温振荡问题、机箱刚 度与支撑问题）
四、计算机与接口1、加固型计算机要尽量防止惯导计算机死机，检测出死机也不能简单复位（应利用保留数据恢复现场）。计算机还负责对全系统的监控检测与故障处理。2、主要接口形式a、经I/F转换的加速度计输出接计算机可逆计数器：b、施矩控制采用调宽方式和恒流源加至陀螺；C、旋变的变换器S/D，R/Dd、输出D/A，D/S;e、429C，1553B等数据通讯总线
1、加固型计算机 要尽量防止惯导计算机死机，检测出死机也不能简单复位（应 利用保留数据恢复现场）。计算机还负责对全系统的监控检测与 故障处理。 2、主要接口形式 a、 经 I /F 转换的加速度计输出接计算机可逆计数器； b、施矩控制采用调宽方式和恒流源加至陀螺； c、旋变的变换器 S/D，R/D； d、输出D/A，D/S； e、429C，1553B等数据通讯总线。 四、计算机与接口
五、控制显示器的功能1、系统的状态控制通电、对准、导航、标定；对准方式控制（正常、快速）；■导航方式控制（组合、纯惯）。2、系统的输出输出量选择及数字显示（列表）图及数据显示（导航看陆）。3、系统的数据引入如初始经、纬度、飞行计划等。4、系统的故障显示故障灯，故障码
1、系统的状态控制 2、系统的输出 3、系统的数据引入 如 初始经、纬度、飞行计划等。 4、系统的故障显示 故障灯，故障码。 五、 控制显示器 的功能 ◼ 通电、对准、导航、标定 ； ◼ 对准方式控制(正常、快速)； ◼ 导航方式控制(组合 、纯惯)。 ◼ 输出量选择及数字显示（列表）； ◼ 图及数据显示（导航/着陆）