CN115792969A - 组合导航体测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合导航体测试装置，包括：三轴转台；负载板，设置于所述三轴转台上；至少一个天线组件，所述天线组件设置在所述三轴转台上，所述天线组件上具有用于与所述负载板上的产品相连接的连接件；标北件，设置在所述三轴转台上，所述标北件用于标定正北方向。本发明通过三轴转台上的天线组件接收卫星信号，天线组件通过连接件与负载板上的待测试设备连接从而为待测试设备提供卫星信号，还可通过三轴转台上的标北件标定正北方向，以确保待测试设备的姿态调整与接收卫星信号的真实性，不但可以保证测试结果的精确程度，而且避免了设置外部设备接收卫星信号带来的成本增加以及测试流程繁琐，有效降低了测试成本。

Description

组合导航体测试装置

技术领域

本发明涉及导航测试领域，具体涉及一种组合导航体测试装置。

背景技术

性能评估是组合导航设备研究、生产及维护中必要的过程，是保证所研组合导航设备满足性能指标，降低技术风险，控制研制成本的重要依据，组合导航性能测试评估技术主要包括对组合导航***定姿、定位和定速精度等性能的评估。通常采用的组合导航测试评估技术是半实物仿真组合导航测试评估技术。通过模拟仿真组合导航设备在整个导航、制导过程中的各种姿态，以获得导航***在各种工作条件下的测试数据，进而对测试数据的分析来综合评价导航***的性能。搭建具有三维姿态基准的半实物仿真测试平台是目前主流的发展趋势，高精度三轴转台是半物理仿真平台中的重要组成部分，可模拟组合导航产品载体的三维角运动，能较为可靠的对以船舶、机车、飞行器等为载体的GNSS/惯导一体机板卡、GNSS/惯导一体机设备进行多转位测试，收集各种工作条件下的测试数据，进而对测试数据分析来综合评价导航设备的性能。

但由于三轴转台结构和功能设计的局限性，仅能提供角速度激励，模拟运动载体在实际运动中的姿态，为了测试评估组合导航设备的姿态角精度，还需要给导航设备提供GNSS信号数据，通常只能通过外部的卫星信号模拟器来提供，这不仅大幅增加了试验成本，也增加了测试流程的复杂性。

中国专利CN211043679U公开了一种室内大姿态角组合导航仿真***，其在三轴转台上设置卫星信号接收装置，卫星信号接收装置上设置卫星信号接收天线，然而其卫星接收天线接收的信号是由仿真模拟机发射的仿真信号，并非真实的卫星信号，测试的结果误差大，精确度不高，不能有效地对评估被测设备实际性能，同时，其未公开三轴转台的具体结构，三轴转台的结构对待测设备的姿态调整需要做到与待测设备的信号接收良好配合，可见，该专利在技术实现上尚存疑问。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种组合导航体测试装置，可以降低测试成本和测试流程的复杂性，并保证测试结果的精确程度。

本发明提供一种组合导航体测试装置，所述组合导航体测试装置包括：三轴转台；负载板，设置于所述三轴转台上；至少一个天线组件，所述天线组件设置在所述三轴转台上，所述天线组件上具有用于与所述负载板上的产品相连接的连接件；标北件，设置在所述三轴转台上，所述标北件用于标定正北方向。

优选地，所述天线组件包括：天线安装座，设置在所述三轴转台上；天线本体，设置在所述天线安装座上。

优选地，所述三轴转台包括：底座；外环轴系，绕z轴可转动地设置于所述底座上；中环轴系，绕y轴可转动地设置于所述外环轴系上；内环轴系，绕x轴可转动地设置于所述中环轴系上；其中，所述x轴、所述y轴和所述z轴相互垂直，所述负载板设置于所述内环轴系上。

优选地，所述外环轴系为U型结构，所述外环轴系的中部与所述底座转动连接；所述中环轴系呈环形，所述中环轴系夹于所述外环轴系的两端之间，且所述中环轴系的两侧分别与所述外环轴系的两端转动连接；所述内环轴系呈环形，所述内环轴系位于所述中环轴系内，且所述内环轴系与所述中环轴系转动连接；所述负载板设置在所述内环轴系内；所述天线组件设置在所述外环轴系的端部；所述标北件设置在所述外环轴系上，所述标北件设置为棱台镜。

优选地，所述天线组件具有两个，分别设置在所述外环轴系的两端。

优选地，两个所述天线本体的相位中心与所述负载板的中心处在同一直线上。

优选地，所述天线本体为半球形的GNSS天线。

优选地，所述连接件为信号馈线接口，设置在所述天线本体的半球形底部。

优选地，所述天线安装座上设有螺纹柱，所述天线本体上设有与所述螺纹柱对应的螺纹槽。

优选地，所述底座包括第一台体和连接于所述第一台体下方的第二台体，在所述第一台体和所述第二台体的连接位置，所述第一台体的连接面的面积小于所述第二台体的连接面的面积，形成位于所述连接位置的环形台阶面，在所述环形台阶面上设置有吊环。

本发明可以通过三轴转台上的天线组件接收卫星信号，天线组件通过连接件与负载板上的待测试设备连接，从而为待测试设备提供卫星信号，还可通过三轴转台上的标北件标定正北方向，以确保待测试设备的姿态调整与接收卫星信号的真实性，相比于目前通过设置外部设备接收卫星信号，以及目前通过仿真模拟***来模拟测试卫星信号，本发明不但有效降低了测试成本，而且可以提高测试结果的精确程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的组合导航体测试装置未转动时的结构示意图；

图2为本发明实施例的组合导航体测试装置转动时的结构示意图；

图3为本发明实施例的天线组件的结构示意图。

具体实施方式

此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。

此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。

如图1-图3所示，本发明实施例的组合导航体测试装置包括三轴转台1、负载板2、标北件4和至少一个天线组件3。负载板2设置于三轴转台1上，用于安装待测试设备。天线组件3设置在三轴转台1上，天线组件3上具有用于与负载板2上的待测试设备相连接的连接件31。标北件4设置在三轴转台1上，用于辅助标定测试装置的正北方向。

如图3所示，在本实施例中，天线组件3包括天线安装座32和天线本体33，天线安装座32设置在三轴转台1上，天线本体33设置在天线安装座32上。天线安装座32上设有螺纹柱321，天线本体33上设有与螺纹柱321对应的螺纹槽331，天线安装座32与天线本体33通过螺纹配合可拆卸地连接。螺纹柱321位于天线安装座32的正中心，螺纹槽331位于天线本体33的正中心，使得安装后，天线本体33与天线安装座32的中轴线重合，利于信号的接收。

如图1-图3所示，在本实施例中，待测试设备是GNSS/INS组合导航体设备，天线本体33为半球形的GNSS天线，天线本体33用于接收卫星GNSS信号并为GNSS/INS组合导航体设备提供GNSS信号。天线本体33上用于与待测试设备连接的连接件31设置为信号馈线接口，信号馈线接口位于天线本体33的半球形底部。同时，通过将真北方位基准引入三轴转台1，将该基准与三轴转台1相结合，同时利用三轴转台1所具有的姿态仿真运动功能，结合三轴转台1可为被测设备提供精准的单轴、双轴或三轴的定位及速率基准的功能，实现了基于天文方位基准的组合导航动态测试评估。由此设置，天线本体33与待测试设备之间是有线连接，信号传输更加稳定，且配合本发明实施例的三轴转台1结构，在对待测试设备姿态调整时，不会对线缆造成卷绕或缠绕等问题，可确保测试的顺利进行。

如图1和图2所示，在本实施例中，三轴转台1包括底座11、外环轴系12、中环轴系13和外环轴系12。外环轴系12设置于底座11上，外环轴系12为U型结构，外环轴系12的中部即U型底部与底座11转动连接，优选可以是通过一个沿Z轴方向布设的转轴(图中未标示)与底座11转动连接，外环轴系12可以沿z轴转动，从而带动待测试设备绕z轴转动。中环轴系13设置于外环轴系12上，中环轴系13呈环形，可以是圆环形或方环形，中环轴系13夹于外环轴系12的U型臂两端之间，优选通过沿y轴方向布设的转轴(图中未标示)与外环轴系12转动连接，具体来讲，中环轴系13的两侧与分别与外环轴系12的U型臂端部各通过一根转轴连接，中环轴系13可以沿y轴转动，从而带动待测试设备绕y轴转动。内环轴系14设置于中环轴系13上，内环轴系14呈环形，可以是圆环形或方环形，内环轴系14设置于中环轴系13内且通过沿x方向布设的转轴(图中未标示)与中环轴系13转动连接，具体来讲，内环轴系14在沿x方向的两侧分别与中环轴系13的对应表面各通过一根转轴连接，内环轴系14可以沿x轴转动，从而带动待测试设备绕x轴转动。其中，x轴、y轴和z轴相互垂直，负载板2固定设置于内环轴系14内，负载板2上用于安装待测试设备。由此，外环轴系12、中环轴系13和内环轴系14可以单独、也可以一起转动，带动负载板2上的待测试设备在x、y和z三个方向之中的任意一个、两个或三个方向上转动，实现全空间姿态调整。

三轴转台1可以为组合导航产品提供多转位的转向运动测试、俯仰运动测试、横摇运动测试以及复合运动测试，同时自身也可提供高精度的姿态基准参考值，包括方位、俯仰和横滚基准参考值，还可以模拟运动载体的三维角运动。三轴转台1采用结合闭环与前馈的先进全数字复合伺服控制技术，同时兼顾伺服的刚度和精度，对摩擦非线性环节进行误差补偿，解决负载板2及速度变化对三轴稳态精度的扰动，整体提升转台三轴动态跟踪效果及控制精度，实现组合导航产品测试评估所需高精度三维动态姿态基准的构建，为组合导航设备动态姿态性能测试提供可靠的评估平台。

如图1和图2所示，在本实施例中，天线组件3具有两个，分别设置在外环轴系12的两端。具体来讲，外环轴系12的两个U型臂端部上分别设置天线组件3，且两个天线本体33的相位中心与负载板2的中心处在同一直线上，利于信号的接收和测试结果的准确度。

如图1和图2所示，在本实施例中，底座11包括第一台体111和连接于第一台体111下方的第二台体112，在第一台体111和第二台体112的连接位置，第一台体111的连接面的面积小于第二台体112的连接面的面积，形成位于连接位置的环形台阶面113，在环形台阶面113上设置有吊环5。吊环5的设置有利于测试装置的搬运和移动。另外，底座11下方还可以装有螺栓孔(未图示)和调整底脚(未图示)，起到对转台整体进行水平调整、支撑和固定的作用。第一台体111可以为锥台体，第二台体112可以为圆台体，第一台体111采用厚壁锥筒台形结构，较大的重量和体积使其具有良好的稳定性，此外，转台的刚度和强度均满足指标要求。

本发明可以通过三轴转台上的天线组件接收卫星信号，天线组件通过连接件与负载板上的待测试设备连接，从而为待测试设备提供卫星信号，还可通过三轴转台上的标北件标定正北方向，以确保待测试设备的姿态调整与接收卫星信号的真实性，相比于目前通过设置外部设备接收卫星信号，以及目前通过仿真模拟***来模拟测试卫星信号，本发明不但有效降低了测试成本，而且可以提高测试结果的精确程度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合导航体测试装置，其特征在于，所述组合导航体测试装置包括：

三轴转台(1)；

负载板(2)，设置于所述三轴转台(1)上；

至少一个天线组件(3)，所述天线组件(3)设置在所述三轴转台(1)上，所述天线组件(3)上具有用于与所述负载板(2)上的产品相连接的连接件(31)；

标北件(4)，设置在所述三轴转台(1)上，所述标北件(4)用于标定正北方向。

2.根据权利要求1所述的组合导航体测试装置，其特征在于，所述天线组件(3)包括：

天线安装座(32)，设置在所述三轴转台(1)上；

天线本体(33)，设置在所述天线安装座(32)上。

3.根据权利要求2所述的组合导航体测试装置，其特征在于，所述天线本体(33)为半球形的GNSS天线。

4.根据权利要求3所述的组合导航体测试装置，其特征在于，所述连接件(31)为信号馈线接口，设置在所述天线本体(33)的半球形底部。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的组合导航体测试装置，其特征在于，所述天线安装座(32)上设有螺纹柱(321)，所述天线本体(33)上设有与所述螺纹柱(321)对应的螺纹槽(331)。

6.根据权利要求2所述的组合导航体测试装置，其特征在于，所述三轴转台(1)包括：

底座(11)；

外环轴系(12)，绕z轴可转动地设置于所述底座(11)上；

中环轴系(13)，绕y轴可转动地设置于所述外环轴系(12)上；

内环轴系(14)，绕x轴可转动地设置于所述中环轴系(13)上；

其中，所述x轴、所述y轴和所述z轴相互垂直，所述负载板(2)设置于所述内环轴系(14)上。

7.根据权利要求6所述的组合导航体测试装置，其特征在于，所述外环轴系(12)为U型结构，所述外环轴系(12)的中部与所述底座(11)转动连接；

所述中环轴系(13)呈环形，所述中环轴系(13)夹于所述外环轴系(12)的两端之间，且所述中环轴系(13)的两侧分别与所述外环轴系(12)的两端转动连接；

所述内环轴系(14)呈环形，所述内环轴系(14)位于所述中环轴系(13)内，且所述内环轴系(14)与所述中环轴系(13)转动连接；

所述负载板(2)设置在所述内环轴系(14)内；

所述天线组件(3)设置在所述外环轴系(12)的端部；

所述标北件(4)设置在所述外环轴系(12)上，所述标北件(4)设置为棱台镜。

8.根据权利要求6所述的组合导航体测试装置，其特征在于，所述天线组件(3)具有两个，分别设置在所述外环轴系(12)的两端。

9.根据权利要求8所述的组合导航体测试装置，其特征在于，两个所述天线本体(33)的相位中心与所述负载板(2)的中心处在同一直线上。

10.根据权利要求6-9任一项所述的组合导航体测试装置，其特征在于，所述底座(11)包括第一台体(111)和连接于所述第一台体(111)下方的第二台体(112)，在所述第一台体(111)和所述第二台体(112)的连接位置，所述第一台体(111)的连接面的面积小于所述第二台体(112)的连接面的面积，形成位于所述连接位置的环形台阶面(113)，在所述环形台阶面(113)上设置有吊环(5)。

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