本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種慣性測量裝置及無人飛行器。

背景技術(shù)：

慣性測量裝置是無人飛行器控制系統(tǒng)中的核心模塊，通過對慣性傳感器和氣壓傳感器所測得的數(shù)據(jù)進行分析，可以獲得無人飛行器的姿態(tài)信息及位置信息，從而實現(xiàn)完全自我導航。

在無人機飛行器領(lǐng)域，慣性測量裝置運行中面臨的主要力學環(huán)境是無人機劇烈的隨機震動，震動不僅會使慣性測量裝置測量時輸出信號噪聲較大，造成數(shù)據(jù)失真，降低測量準確性，而且容易引起電子元器件損壞。

另外，在無人飛行器飛行過程中，由于機動速度高，高度落差大，飛行環(huán)境中的高速雜亂氣流對設(shè)于慣性測量裝置內(nèi)的氣壓傳感器造成干擾，容易導致氣壓傳感器的測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生波動乃至嚴重偏差。

雖然現(xiàn)有技術(shù)中針對上述問題對慣性測量裝置進行了大量改進，但是仍然存在以下問題：(1)現(xiàn)有慣性測量裝置的體積、重量依舊較大，而且集成度不高，難以既保證慣性測量裝置整體重量小，又保證結(jié)構(gòu)的強度和剛度滿足實際需要；(2)僅僅通過對設(shè)有慣性傳感器的集成電路板進行位移的限定，來減小震動頻率對慣性傳感器的影響，減震效果不佳，難以保證飛行器穩(wěn)定可靠運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種慣性測量裝置及無人飛行器，以解決現(xiàn)有慣性測量裝置存在的集成度不高、減震效果不佳以及測量易受影響的問題。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種慣性測量裝置，包括外殼、安裝在外殼內(nèi)的傳感組件和減震組件，

所述傳感組件包括集成電路板以及連接于集成電路板的慣性傳感器和氣壓傳感器；

所述減震組件包括由上到下依次連接的第一減震墊、第一增重塊、第二增重塊和第二減震墊，所述第一增重塊和第二增重塊之間形成有放置集成電路板的容置腔，所述第一增重塊上設(shè)有容納慣性傳感器的容納腔以及容納所述氣壓傳感器且連通于外界的氣壓倉。

通過依次設(shè)置的第一減震墊、第一增重塊、第二增重塊和第二減震墊，能夠減小震動，將集成電路板放置在第一增重塊和第二增重塊形成的容置腔內(nèi)，并將慣性傳感器放置在容納腔內(nèi)，將氣壓傳感器放置在氣壓倉內(nèi)，能夠減少震動對慣性傳感器的影響以及高速雜亂氣流對氣壓傳感器的干擾，提高兩者的測量精度。

作為優(yōu)選，所述第一增重塊頂面上設(shè)有呈封閉結(jié)構(gòu)且與外界連通的氣流通道，所述第一增重塊上設(shè)有連通所述氣流通道和氣壓倉的靜壓孔。

通過靜壓孔和氣流通道的設(shè)置，能夠更加快速的使氣壓倉內(nèi)部氣壓與外部氣壓保持一致，有效緩沖隔離震動，同時緩沖了高速雜亂氣流，提高了氣壓傳感器測量的穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，所述氣流通道包括T形通道、對稱的連通于T形通道的內(nèi)圍通道，每個內(nèi)圍通道均連通有外圍通道，所述外圍通道設(shè)有進氣口，兩個外圍通道之間相互連通，所述靜壓孔對稱連通在T形通道的兩側(cè)。

作為優(yōu)選，所述T形通道包括橫向通道以及連通于橫向通道中間位置處的豎向通道，所述靜壓孔對稱的連通在橫向通道的兩端，所述內(nèi)圍通道對稱的連通于豎向通道。

上述氣流通道的結(jié)構(gòu)，外界氣體經(jīng)上述氣流通道進入氣壓倉，并在氣壓倉內(nèi)形成空氣對流，便于平衡內(nèi)外壓差，有效緩沖隔離雜亂氣流，進一步降低高速雜亂氣流對測量數(shù)據(jù)的影響。

作為優(yōu)選，所述第一減震墊下方通過粘貼板固定在第一增重塊頂面，且所述粘貼板與第一增重塊之間形成呈封閉結(jié)構(gòu)的氣流通道；

和/或所述第二減震墊上下方分別通過粘貼板固定于所述第二增重塊底面以及外殼。

通過粘貼板實現(xiàn)第一減震墊與第一增重塊，以及第二減震墊與第二增重塊和外殼的固定，進一步提高了慣性測量裝置的集成化效果，而且能夠進一步減少震動。

作為優(yōu)選，所述外殼包括環(huán)形殼體，以及位于環(huán)形殼體上下兩側(cè)的上金屬片以及下金屬片，所述傳感組件和減震組件置于環(huán)形殼體內(nèi)并由上金屬片和下金屬片壓緊。

作為優(yōu)選，所述上金屬片相對的兩側(cè)向環(huán)形殼體的方向延伸有至少一個第一插片，所述下金屬片相對的兩側(cè)向環(huán)形殼體的方向延伸有至少一個第二插片，所述第一插片和第二插片均插入環(huán)形殼體內(nèi)且抵持在環(huán)形殼體的內(nèi)壁上。

作為優(yōu)選，所述氣壓倉正對第二增重塊的一側(cè)連接有密封倉蓋，所述密封倉蓋將所述氣壓倉與所述容置腔隔離。

作為優(yōu)選，所述容置腔內(nèi)填充有導熱硅脂。

通過在容置腔內(nèi)填充導熱硅脂，能夠緩和震動，使得集成電路板上各元器件溫度保持在一定范圍內(nèi)且受熱均勻。

本發(fā)明還提供一種無人飛行器，包括上述的慣性測量裝置。

作為優(yōu)選，所述氣壓倉上設(shè)有密封倉蓋，用于密封所述氣壓倉。

本發(fā)明的有益效果：通過上述結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得整個慣性測量裝置集成化程度更高，而且能夠減少外界因素對慣性傳感器和氣壓傳感器的測量干擾，提高了慣性測量裝置測量的準確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的慣性測量裝置的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的慣性測量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中第一集成電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中第一增重塊與第二增重塊以及傳感組件的配合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中第一增重塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中第一增重塊另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中第一增重塊的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明中氣壓倉上密封倉蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、上金屬片；1.1、第一卡環(huán)；1.2、第一插片；

2、第一減震墊；

3、第一增重塊；3.1、容納腔；3.2、氣壓倉；3.3、靜壓孔；3.4、外圍通道；3.5、內(nèi)圍通道；3.6、T形通道；3.7、進氣口；3.8、密封倉蓋；3.9、第一連接孔；3.61、橫向通道；3.62、豎向通道；3.81、盲孔；

4、第二增重塊；4.1、第二連接孔；4.2、弧形面；

5、環(huán)形殼體；5.1、卡扣；5.2、缺口；

6、第二減震墊；

7、第二軟排線；

8、粘貼板；

9、第二集成電路板；

10、第一集成電路板；10.1、斜邊；

11、下金屬片；11.1、第二卡環(huán)；11.2、第二插片；11.3、通孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

本發(fā)明提供一種慣性測量裝置，如圖1-8所示，該慣性測量裝置包括外殼，安裝在外殼內(nèi)的傳感組件和減震組件，其中：

如圖1和圖2所示，外殼包括環(huán)形殼體5，以及位于環(huán)形殼體5上下兩側(cè)的上金屬片1以及下金屬片11，上述傳感組件和減震組件置于環(huán)形殼體5內(nèi)并由下金屬片11支撐。

具體的，本實施例在上金屬片1和下金屬片11的兩側(cè)分別延伸有卡環(huán)，在環(huán)形殼體5上相對應(yīng)的位置設(shè)置卡扣5.1，通過卡扣5.1與卡環(huán)的相互扣合，將環(huán)形殼體5與上金屬片1和下金屬片11扣接。本實施例中，上金屬片1和下金屬片11的兩側(cè)中，每一側(cè)均設(shè)置有兩個卡環(huán)，相對應(yīng)的，環(huán)形殼體5兩側(cè)上均設(shè)置有兩個卡扣5.1。本實施例中，將上金屬片1上的卡環(huán)稱之為第一卡環(huán)1.1，將下金屬片11上的卡環(huán)稱之為第二卡環(huán)11.1。

本實施例中，在環(huán)形殼體5上設(shè)有缺口5.2，該缺口5.2與上金屬片1和/或下金屬片11共同形成進氣通道，外界空氣可通過該進氣通道進入外殼內(nèi)。

在上金屬片1、下金屬片11上與卡環(huán)相鄰的兩側(cè)向環(huán)形殼體5的方向延伸有兩個插片，該插片可插入環(huán)形殼體5內(nèi)且抵持于環(huán)形殼體5內(nèi)壁上，以避免環(huán)形殼體5發(fā)生變形，增強了其剛性，起到了加強筋的作用，同時也使得上金屬片1、下金屬片11與環(huán)形殼體5的連接更加緊固，進一步對環(huán)形殼體5內(nèi)的減震組件和傳感組件固定。本實施例中，將上金屬片1上的插片稱之為第一插片1.2，將下金屬片11上的插片稱之為第二插片11.2。

本實施例在將傳感組件和減震組件放置在環(huán)形殼體5內(nèi)后，通過上金屬片1和下金屬片11，能夠?qū)鞲薪M件和減震組件壓緊在環(huán)形殼體5內(nèi)，使得整個慣性測量裝置的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，而且將傳感組件和減震組件設(shè)置在環(huán)形殼體5內(nèi)，能夠減少外界環(huán)境對傳感組件測量的影響，同時能夠?qū)p震組件進行保護，避免減震組件外露，延長其使用壽命，使得減震組件安裝更加牢固，不易脫落，提高其減震效果。

優(yōu)選的，本實施例在下金屬片11表面開設(shè)有四個通孔11.3(圖1所示)，四個通孔11.3順次連接為四邊形。在將整個慣性測量裝置安裝于控制裝置(圖中未示出)的外殼內(nèi)(圖中未示出)時，控制裝置的外殼內(nèi)底面設(shè)有兩個凸臺(圖中未示出)，兩個凸臺的位置對應(yīng)于四個通孔11.3中其中兩個呈對角的通孔11.3，通過將凸臺置于兩個通孔11.3內(nèi)，能夠使得慣性測量裝置被定位，避免安裝于外殼內(nèi)的慣性測量裝置發(fā)生晃動現(xiàn)象。

本實施例通過將減震組件以及傳感組件整體固定于環(huán)形殼體5內(nèi)，且通過上金屬片1和下金屬片11固定，能夠降低上述減震組件以及傳感組件的部件的相互移動，增強整個慣性測量裝置的剛性，減少震動。

可參照圖3和圖4，上述傳感組件包括集成電路板以及連接于集成電路板的慣性傳感器(圖中未示出)和氣壓傳感器(圖中未示出)，具體的，上述集成電路板包括第一集成電路板10和第二集成電路板9，第一集成電路板10和第二集成電路板9之間通過第一軟排線(圖中未示出)連接，上述第一集成電路板10上設(shè)置有慣性傳感器以及第二軟排線7，該慣性傳感器包括陀螺儀和加速計。該慣性傳感器的信號通過軟排線傳送至其他設(shè)備系統(tǒng)中，能夠提高測量數(shù)據(jù)可靠性、有效性、穩(wěn)定性和準確性。第二軟排線7用于與無人飛行器的飛控主電路板連接。在第二集成電路板9上設(shè)置有氣壓傳感器。

如圖1所示，上述減震組件包括由上到下依次連接且均放置在環(huán)形殼體5內(nèi)的第一減震墊2、第一增重塊3、第二增重塊4和第二減震墊6，上述外殼的上金屬片1壓緊在第一減震墊2上，下金屬片11壓緊在第二減震墊6下方，通過上金屬片1和下金屬片11的作用，能夠使得第一減震墊2、第一增重塊3、第二增重塊4和第二減震墊6被緊壓在環(huán)形殼體5內(nèi)，使得第一減震墊2、第一增重塊3、第二增重塊4和第二減震墊6的位置更加穩(wěn)固。

上述第一減震墊2中部開設(shè)有底部不通的開槽，第一減震墊2通過底部的粘貼板8固定在第一增重塊3頂面上，第一減震墊2上側(cè)通過粘貼板8粘貼在上金屬片1的底面上。上述第一減震墊2底部的粘貼板8不開槽，第一減震墊2上側(cè)粘貼板8可根據(jù)需要在中部開槽，也可以不開槽，上述第二軟排線7可置于第一減震墊2的開槽內(nèi)，進一步節(jié)省空間。

上述第二減震墊6的形狀大致為中空的矩形板狀，中部開設(shè)有通孔，該通孔能夠進一步增加第二減震墊6的減震效果，在第二減震墊6的上下兩側(cè)分別通過粘貼板8粘接在第二增重塊4底面以及下金屬片11頂面，其中粘貼板8的中部開設(shè)有與通孔大小一致的對應(yīng)通孔。通孔的形狀可以為方形、圓形、橢圓形或其它規(guī)則形狀。

通過上述粘貼板8進行固定的方式，能夠減少固定各個部件連接所需的時間和成本，而且進一步提高了慣性測量裝置的集成化程度，減小了震動。

本實施例中，上述第一減震墊2與第二減震墊6均采用疏松多孔透氣緩沖材料制成，能夠避免風速過大形成局部湍流，能夠緩沖隔離震動、降低共震頻率、緩沖高速雜亂氣流。本實施例中，上述第一減震墊2與第二減震墊均采用減震棉制成，其具有非常好的彈性性能，能夠達到以下有益效果：通過設(shè)置第一減震墊2與第二減震墊6，無人飛行器對傳感組件造成的震動能夠迅速衰減，當無人飛行器產(chǎn)生50HZ以上的頻率時，使用第一減震墊2與第二減震墊6后傳感組件受到的震動衰減至未使用第一減震墊2與第二減震墊6時的震動的30％以下，極大減小無人飛行器的工作震動頻率對傳感組件的影響，提高傳感之間測量的穩(wěn)定性。

可參照圖5，在第一增重塊3和第二增重塊4之間內(nèi)部形成有放置集成電路板的容置腔(圖中未示出)，集成電路板的第一集成電路板10置于第二增重塊4內(nèi)，在第一增重塊3上設(shè)有容納腔3.1以及氣壓倉3.2，上述容納腔3.1設(shè)置有兩個，分別用于容納慣性傳感器的陀螺儀和加速計，上述氣壓倉3.2連通于外界，用于容納第二集成電路板9以及其上的氣壓傳感器。通過上述容置腔、容納腔3.1以及氣壓倉3.2，一方面通過第一增重塊3和第二增重塊4兩者自身的空間放置傳感組件，節(jié)省了原有所需的放置傳感組件的額外空間，提高了整個慣性測量裝置的集成化程度，另一方面能夠減少震動對慣性傳感器的影響以及高速雜亂氣流對氣壓傳感器的干擾，提高兩者的測量精度。

本實施例中，上述第一增重塊3和第二增重塊4皆為矩形塊，能夠減少第一增重塊3和第二增重塊4的安裝空間。上述第一增重塊3和第二增重塊4的材質(zhì)為密度較大的金屬材料，其具有足夠大的重量，進而能夠使得其內(nèi)的傳感組件的震動減小。在第二增重塊4上開設(shè)有矩形槽，該矩形槽用于放置第一集成電路板10，通過該矩形槽的開設(shè)，一方面能夠節(jié)省空間，另一方面能夠有利于第一集成電路板10快速均勻地散熱，有效避免出現(xiàn)局面熱量過大而導致的短路等現(xiàn)象，延長了第一集成電路板10上元器件的使用壽命。

本實施例中，由于第一增重塊3上僅開設(shè)容納腔3.1以及氣壓倉3.2，因此第一增重塊3的重量大于第二增重塊4的重量，進而在使用時，能夠減小震動頻率，使得其內(nèi)的傳感組件處于穩(wěn)定的環(huán)境內(nèi)。

可參照圖7，在氣壓倉3.2上安裝有密封倉蓋3.8，該密封倉蓋3.8與氣壓倉3.2通過連接件固定，用于將氣壓倉3.2密封。具體的是在密封倉蓋3.8上設(shè)置四個通孔，在第一增重塊3的氣壓倉3.2內(nèi)相對應(yīng)的位置設(shè)置螺紋孔，隨后通過連接件將密封倉蓋3.8連接到氣壓倉3.2上，本實施例中，上述連接件為螺絲。

進一步地，參照圖8，所述密封倉蓋3.8上設(shè)有兩個帶有內(nèi)螺紋的盲孔3.81。在拆卸密封倉蓋3.8時，將帶有外螺紋的螺絲擰緊帶有內(nèi)螺紋的盲孔3.81內(nèi)，之后通過螺絲將密封倉蓋3.8向外拉，即可將密封倉蓋3.8拆卸下來，操作簡單方便。

本實施例中，在第一增重塊3與第二增重塊4所形成的容置腔內(nèi)填充有導熱硅脂。該導熱硅脂的填充，能夠緩和震動，使得第一集成電路板10上各元器件溫度保持在一定范圍內(nèi)且受熱均勻。而且能避免元器件自身發(fā)生震動。同時填充導熱硅脂，能夠使集成電路板上各元器件成為一體并在同一個頻率上震動，進一步降低緩和震動。

而且在本實施例中，由于導熱硅脂存在影響氣壓倉3.2內(nèi)氣壓的可能性，因此將氣壓倉3.2設(shè)置在第一增重塊3上，且通過密封倉蓋3.8密封，使得氣壓倉3.2與第一增重塊3和第二增重塊4之間形成的容置腔相隔離，其能夠避免導熱硅脂影響氣壓倉3.2內(nèi)的氣壓，進而提高了位于氣壓倉3.2內(nèi)的氣壓傳感器測量結(jié)果的準確性。

本實施例中，可參照圖6，在第一增重塊3頂面上設(shè)有呈封閉結(jié)構(gòu)且與外界連通的氣流通道，具體的是在第一增重塊3頂面開設(shè)凹槽，并通過上述粘貼板8粘貼在頂面上，與凹槽形成封閉結(jié)構(gòu)的氣流通道，在第一增重塊3上設(shè)有連通氣流通道和氣壓倉3.2的靜壓孔3.3，通過該靜壓孔3.3與氣流通道的設(shè)置，使氣壓倉3.2內(nèi)部氣壓與外部氣壓保持一致，有效緩沖隔離震動，同時緩沖了高速雜亂氣流。可以理解的是，上述氣流通道并非僅限于通過粘貼板8和凹槽的方式構(gòu)成，也可以在第一增重塊3內(nèi)直接開設(shè)，或者其他設(shè)置在方式，只要能夠滿足與氣壓倉3.2以及外界連通即可。

本實施例中，上述氣流通道包括T形通道3.6，該T形通道3.6包括橫向通道3.61以及連通于橫向通道3.61中間位置處的豎向通道3.62，靜壓孔3.3對稱的連通在橫向通道3.61的兩端。在豎向通道3.62兩側(cè)對稱連通有內(nèi)圍通道3.5，每個內(nèi)圍通道3.5連通有外圍通道3.4，兩個外圍通道3.4相互連通，且每個外圍通道3.4均連通有進氣口3.7，外界空氣可通過進氣口3.7進入氣流通道，并通過靜壓孔3.3進入氣壓倉3.2。本實施例中，上述對稱設(shè)置的內(nèi)圍通道3.5和外圍通道3.4均構(gòu)成了門形結(jié)構(gòu)。

外界高速雜亂氣流分別經(jīng)進氣口3.7進入并分成兩股氣流進入到外圍通道3.4內(nèi)，其中一股分流與另一進氣口3.7進入的分流通過兩個外圍通道3.4的連通處相抵，另一股分流通過外圍通道3.4進入到內(nèi)圍通道3.5內(nèi)，進入內(nèi)圍通道3.5內(nèi)的分流在經(jīng)過T形通道3.6時再次形成分流，部分直接通過橫向通道3.61上的靜壓孔3.3進入到氣壓倉3.2內(nèi)，另一部分流向豎向通道3.62，到達豎向通道3.62底部后返回并通過靜壓孔3.3流入氣壓倉3.2。

本實施例的上述外圍通道3.4、內(nèi)圍通道3.5、T形通道3.6以及兩個進氣口3.7可以看作是共同形成兩個對稱的進流通道，兩個對稱的進流通道能夠使氣壓倉3.2內(nèi)形成空氣對流，進而便于平衡內(nèi)外壓差，有效緩沖隔離雜亂氣流，避免現(xiàn)有的單個進流通道產(chǎn)生的局部高速低壓環(huán)境，每個進流通道由外圍通道3.4、內(nèi)圍通道3.5以及T形通道3.6形成彎折形，進一步緩沖高速雜亂氣流，避免高速雜亂氣流對測量數(shù)據(jù)的影響。

進一步地，可參照圖4和圖5，上述第一增重塊3以及第二增重塊4的四角處分別設(shè)有凸臺，各凸臺上分別設(shè)有連接孔，第一增重塊3和第二增重塊4之間通過設(shè)于連接孔內(nèi)的連接件固定。具體的，將第一增重塊3上的連接孔稱之為第一連接孔3.9，該第一連接孔3.9可以為通孔，將第二增重塊4上的連接孔稱之為第二連接孔4.1，該第二連接孔4.1可以為螺紋孔，連接件可以對應(yīng)為螺絲。

進一步地，本實施例的上述第一集成電路板10呈四邊形，四個角切為斜邊10.1，對應(yīng)地，第二增重塊4四角處的凸臺向內(nèi)凸出形成具有弧度的弧形面4.2，該弧形面4.2與第一集成電路板10四角處的斜邊10.1相切(圖3所示)。該結(jié)構(gòu)使得第一集成電路板10固定更加牢固，有效地起到限位固定作用，避免在使用過程中發(fā)生松動現(xiàn)象，方便裝配，提高了慣性傳感器的測量精度。

本實施例通過上述結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得整個慣性測量裝置集成化程度更高，而且能夠減少外界因素對慣性傳感器和氣壓傳感器的測量干擾，提高了慣性測量裝置測量的準確性。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為了清楚說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。