本发明涉及无人飞行器控制领域， 尤其涉及一种无人飞行器惯性测量模块。 背景技术

现有技术中， 无人飞行器惯性测量模块的减振措施是在控制 模块的壳体外 部敷设四个减振垫， 以形成四个支点来支撑整个控制模块的外壳体 。 减振垫设 置在无人飞行器惯性测量模块的外部， 这种结构存在以下缺陷： （1 )减振垫需 要安装在一个平台上， 导致整个控制模块体积和重量增大， 进而增加了飞机的 无效负载， 而且安装不方便； （2 )减振垫外露， 会导致减振垫损毁的几率， 从 而影响无人飞行器惯性测量模块的使用寿命； （3 )主控连接线会影响系统的减 振效果。 发明内容

本发明要解决的技术问题在于， 针对现有技术中无人飞行器惯性测量模块 由于减振垫外置导致存在惯性测量模块体积庞 大、 减振效果不佳的缺陷， 提供 一种无人飞行器惯性测量模块， 能够很好解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 构造一种无人飞行器惯性测 量模块， 包括壳体组件、 传感组件以及减振器， 所述传感组件与所述减振器内 置于所述壳体组件， 所述减振器包括用于緩沖振动的第一减振垫； 所述传感组 件包括第一电路板、 第二电路板、 以及信号连接所述第一电路板与所述第二电 路板的柔性信号线， 所述第二电路板上固定设置有惯性传感器， 所述第一电路

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替换页 （细则第 26条） 板固定在所述壳体组件上； 还包括用于增大质量的增重块， 所述第二电路板、 所述增重块、 所述第一减振垫以及所述第一电路板依次粘结 形成的整体卡接于 所述壳体组件内。

本发明一种无人飞行器惯性测量模块， 进一步的， 所述减振器还包括第二 减振垫， 所述第二减振垫粘结固定在所述第二电路板上 且抵接于所述壳体组件 的内壁。

本发明一种无人飞行器惯性测量模块， 优选的， 所述第二减振垫与所述第 二电路板之间的粘结面积 S ₂ 的范围为 12.6-50.2mm ² 。 本发明一种无人飞行器惯性测量模块，优选的 ，所述增重块的重量为 lg_30g。 本发明一种无人飞行器惯性测量模块， 优选的， 所述第一减振垫与所述第 二电路板之间的粘结面积 Si的范围为 12.6-50.2mm ² 。 本发明一种无人飞行器惯性测量模块， 具体的， 所述壳体组件包括相互配 合锁紧的第一壳体以及第二壳体。

本发明一种无人飞行器惯性测量模块， 具体的， 所述第二电路板固定设置 在一支撑片上， 所述支撑片与所述增重块粘结固定。

本发明一种无人飞行器惯性测量模块， 优选的， 所述惯性传感器包括用于 检测角速度信号的陀螺仪以及用于检测加速度 信号的加速度计， 所述角速度信 号与所述加速度信号通过所述柔性信号线传送 至所述第一电路板中。

本发明一种无人飞行器惯性测量模块， 具体的， 所述第一电路板上固定设 置有电源、 存储器、 处理器以及电路模块。

本发明一种无人飞行器惯性测量模块， 具体的， 所述传感组件还包括信号 输入接口端子以及信号输出接口端子， 所述信号输入接口端子和所述信号输出 接口端子通过接口信号连接至所述第一电路板 上； 所述壳体组件形成两端敞口

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替换页 （细则第 26条） 的内腔室， 所述信号输入接口端子与所述信号输出接口端 子内置于所述内腔室 且分别卡接于所述内腔室的两端。

本发明可达到以下有益效果： 将惯性传感器等对振动性能要求高的元器件 集成在第二电路板上， 通过设置减振器来改善惯性测量模块的振动特 性， 使惯 性测量模块的固有机械振动频率远低于飞行器 所产生的各种与运动不相关的振 动频率； 通过设置第一减振垫， 使无人飞行器对惯性传感器产生的振动迅速衰 减， 当无人飞行器产生 50HZ以上的频率时，使用减振器后惯性传感器� �到的振 动衰减至未使用减振垫时的振动的 30%以下， 极大减小无人飞行器的工作振动 频率对惯性传感器的影响， 提高惯性传感器测量的稳定性； 而且大幅度缩小惯 性测量模块的体积和重量， 扩大了无人飞行器的载荷空间。 附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说 明， 附图中：

图 1是本发明实施例提供的无人飞行器惯性测量� �块的组装结构示意图； 图 2是本发明实施例提供的无人飞行器惯性测量� �块去掉壳体组件的结构 示意图一；

图 3是本发明实施例提供的无人飞行器惯性测量� �块去掉壳体组件的结构 示意图二；

图 4是本发明实施例提供的无人飞行器惯性测量� �块的爆炸结构示意图一； 图 5是本发明实施例提供的无人飞行器惯性测量� �块的爆炸结构示意图二； 附图标号说明： '

1、 第一电路板 2、 粘胶层

3、 第一减振垫 4、 粘胶层

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替换页 （细则第 26条） 5、 增重块 6、 第二电路板

7、 柔性信号线 8、 粘胶层

9、 第二减振垫 10、 粘胶层

11、 信号输入接口端子 12、 信号输出接口端子

13、 第一壳体 14、 第二壳体

具体实施方式 为了对本发明的技术特征、 目的和效果有更加清楚的理解， 现对照附图详 细说明本发明的具体实施方式。

剧烈的随机振动是捷联惯导模块在运行中面临 的主要力学环境，振动 ]起惯 性测量模块性能不稳定或电子元器件损坏， 对惯性测量模块稳定性影响极大。 为了减小无人飞行器剧烈随机振动引起电路板 上元器件损坏或惯性传感器性能 不稳定， 一方面改变壳体组件内的各部件连接结构， 强化各部件之间的连接刚 度， 另一方面要以减振器为阻尼介质， 将惯性测量模块弹性连接到无人飞行器 上， 以降低无人飞行器振动对惯性传感器的影响。 减振模式的选取不仅影响着 惯导系统的减振性能， 而且也影响着系统的测量精度， 本发明从改良减振器和 合理化减振力学结构两个方面着手， 提高微型惯性测量模块的性能。 如图 1、 图 2、 图 3所示， 为本发明提供的一个实施例， 一种无人飞行器惯 性测量模块， 包括壳体组件、 传感组件以及减振器。 如图 1、 图 4、 图 5所示， 壳体组件构成两端敞口的内腔室， 传感组件与减振器内置于该内腔室。 如图 4、 图 5所示， 传感组件包括第一电路板 1、 第二电路板 6、 以及连接第一电路板 1 与第二电路板 6的柔性信号线 7，柔性信号线 7将第二电路板 6上传感器检测到 的各类信号传输至第一电路板 1 中。 第二电路板 6上固定设置有惯性传感器、 替换页 （细则第 26条) 电源等元器件，将惯性传感器等对振动性能要 求高的元器件集成在第二电路板 6 上， 便于通过对第二电路板 6进行减振来达到对惯性传感器减振的目的， 以提 高惯性传感器测量的稳定性。 为了便于为第二电路板 6提供减振， 作为优选， 第二电路板 6 为柔性的电路板。 为了保护惯性传感器， 降低无人飞行器振动对 惯性传感器的影响， 如图 4、 图 5所示， 减振器包括用于缓冲振动的第一减振垫 3, 通过第一减振垫 3对传感组件进行緩冲减振， 第一减振垫 3的大小尺寸、 密 度、 材质以及与传感组件的粘结面积均对减振性能 有较大影响。 作为优选， 第 一电路板 1 通过卡接、 螺接、 铆接、 焊接或粘结固定在壳体组件上。 惯性测量 f =丄

模块中， 固有频率 " ^{2π Μ} , 其中 Κ为弹性系数， Μ为质量， 可知质量 Μ越 大则固有频率 ^f "越小； 为了使固有频率远离无人飞行器的工作频率， 即： 50HZ-200HZ，则应使固有频率 ^f "尽可能小， 结合上述公式可知， 则应增大质量 M 或减小弹性系数 K， 弹性系数 Κ受到减振器的材料以及粘结面积的影响， 当弹 性系数 Κ为一定值时，需通过增大质量 Μ来减小固有频率 ^f ' '。为了增大质量 Μ， 如图 4、 图 5所示， 本实施例还包括用于增大质量的增重块 5， 其作用一方面能 够减小惯性测量模块的固有频率， 另一方面为第二电路板 6 的定位提供支撑， 使各部件连接牢固。 如图 4、 图 5所示， 第二电路板 6粘结固定在增重块 5的一 侧面上， 增重块 5的相对面通过粘胶层 4粘结固定设置有第一减振垫 3上， 第 一减振垫 3通过粘胶层 2粘结定位在第一电路板 1上， 第一电路板 1上卡接固 定在壳体組件内。 即： 第二电路板 6、 增重块 5、 第一减振垫 3以及第一电路板

1依次粘结形成的整体卡接于壳体组件内。 具体地， 作为本发明的一实施例， 减振器的材料为一种特殊的减振材料， 具有非常好的弹性性能， 能够达到以下有益效果： 通过设置该减振器， 无人飞 行器对惯性传感器造成的振动能够迅速 ₅ 减，当无人飞行器产生 50ΗΖ以上的频 替换页 （细则第 26条） 率时， 使用减振器后惯性传感器受到的振动衰减至未 使用减振垫时的振动的 30% 以下， 极大减小无人飞行器的工作振动频率对惯性传 感器的影响， 提高惯性传 感器测量的稳定性。

在上述技术方案的基础上， 为了进一步对惯性传感器进行减振， 让柔性的 第二电路板 6的两个相对面均能缓冲减振， 如图 4、 图 5所示， 减振器还包括第 二减振垫 9，第二减振垫 9粘结固定在第二电路板 6上且抵接于壳体组件的内壁， 第二减振垫 9与第一减振垫 3分别位于第二电路板 6的两侧， 两个减振垫能够 从不同方向均衡吸收无人飞行器带来的强迫振 动， 无人飞行器在空中翻转、 转 弯、 上升或降落过程中， 第二电路板 6上的惯性传感器均能得到较好地保护， 减振效杲更佳。

进一步的， 如图 4所示， 第二减振垫 9呈中空的方形体， 方形体的长度范 围为 13-20mm, 宽度范围为 13-20mm， 厚度范围 3-4mm。 可以理解， 第二减振 垫 9的中空部的形状不局限于图 4中所示的方形， 也可以为圓形、 椭圆形、 棱 形、 梅花形或者其他规则形状。 优选的， 该中空部的形状呈 " O"状， 这种形 状有利于提高第二减振垫 9的弹性， 增强减振效果。 需注意， 第二减振垫 9的 外形也不局限于方形体， 也可以为其他规则或者不规则的形状 作为优选， 为 了便于安装， 第二减振垫 9呈片状体。

弹性材料中分布有多个尺寸很小的空穴， 空穴的尺寸大小和数量会影响弹 性材料的性能， 第二减振垫 9与第二电路板 6之间通过粘胶层 8粘结固定， 为 了保证粘结牢固， 理论上应该尽可能是粘胶层 8的粘结面积 S ₂ 增大， 然而如果 粘结面积 S ₂ 过大， 会导致粘胶层 8封堵弹性材料中的空穴， 弹性材料中的空穴 一旦大面积被封堵， 会极大地影响其弹性性能， 即增大弹性系数 K， 从而使

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替换页 （细则第 26条) f =丄 E

"― 随之增大， 因此， 粘胶层 8的面积应该大小合适， 第二减振垫 9与第 二电路板 6之间的粘结面积 S ₂ 优选范围 12.6-50.2mm ² 。 更优选的， 粘结面积 S ₂ 可取 28.3mm ² 。 在上述技术方案的基础上，固有频率 f„ =丄 ，为了尽可能较少固有频率，

2π Μ 增重块 5的重量为 lg-30g， 优选的， 可以选取 15g、 17.5g、 20g或者 25g。 进一步的， 增重块 5 的材质为密度较大的金属材料， 其形状呈方形体， 方 形体这种形状能够节省空间， 其长度范围为 13-15mm, 宽度范围为 13-15mm, 厚度范围 3-5mm。优选的，增重块 5的长度为 15mm，宽度 15mm,高度为 4mm， 以保证良好的稳定性。 需注意， 增重块 5 的形状不局限于方形体， 也可以为其 他规则或者不规则的形状，作为优选，为了便 于与第二电路板 6之间紧密安装， 增重块 5呈片状体或块状体。

在上述技术方案的基础上， 为了减小惯性测量模块的体积， 降低测量模块 的高度， 作为优选， 增重块 5上凹陷设置有一凹槽， 该凹槽与第二电路板 6形 状相适配， -第二电路板 6嵌入该凹槽内且通过粘结实现与增重块 5固定。 第二 电路板 6嵌入固定在增重块 5的凹槽内一方面能够节省空间， 另一方面通过与 金属的增重块 5贴合能够有利于第二电路板 6散热的快速均匀分布， 有效避免 出现由于第二电路板 6的局面热量过大现象， 增大第二电路板 6上元器件的使 用寿命。

同样的， 如图 4所示， 第一减振垫 3与第二减振垫 9形状相同， 第一减振 垫 3呈中空的方形体， 方形体的长度范围为 13-20mm, 宽度范围为 13-20mm， 厚度范围 3-4mm。 可以理解， 第一减振垫 3的中空部的形状不局限于图 4中所 示的方形， 也可以为圓形、 椭圆形、 棱形、 梅花形或者其他规则形状。 优选的， 替换页 （细则第 26条） 该中空部的形状呈 '状，这种形状有利于提高第一减振垫 3的弹性，增强 减振效果。 同样， 第一减振垫 3 的形状不局限于方形体， 也可以为其他规则或 者不规则的形状， 作为优选， 为了便于与增重块 5 的紧密贴合安装， 第一减振 垫 3 呈片状体。 进一步的， 弹性材料中分布有多个尺寸很小蜂窝状的空穴 ， 空 穴的尺寸大小和数量会影响弹性材料的性能， 第一减振垫 3与第二电路板 6之 间通过粘胶层 2粘结固定， 为了保证粘结牢固， 理论上应该尽可能是粘胶层 2 的粘结面积 增大， 然而如果粘结面积 过大， 会导致粘胶层 2封堵弹性材料 中的空穴， 弹性材料中的空穴一旦大面积被封堵， 会极大地影响其弹性性能， 即增大弹性系数 K， 从而使 因此， 粘胶层 2的面积应该大 小合适， 第一减振垫 3 与第二电路板 6 之间的粘结面积 的优选范围为 12.6-50.2mm ² 。 更优选的， 粘结面积 可取 28.3mm ² 。

在上述技术方案的基础上， 作为本发明的一个优选实施例， 如图 1、 图 4、 图 5所示， 壳体组件包括相互配合锁紧的第一壳体 13以及第二壳体 14, 第一壳 体 13与第二壳体 14扣合后形成一内腔室， 这种结构便于拆装， 能够及时维修 壳体组件内部的各部件。

作为优选， 第一壳体 13与第二壳体 14通过螺钉锁紧固定。 可以理解， 第 一壳体 13与第二壳体 14也可以通过铆接、 卡扣或插接。

在上述技术方案的基础上， 作为优选， 柔性的第二电路板 6 固定设置在一 支撑片上， 如图' 5所示， 支撑片与增重块 5通过粘胶层 10粘结固定， 支撑片的 作用是便于第二电路板 6与增重块 5之间紧密粘结固定。

在上述技术方案的基础上， 粘胶层 10、 粘胶层 2、 粘胶层 8、 粘胶层 4的材 质采用一种特殊材质， 具有良好的粘结力和耐排斥力， 加工性能良好。 这类粘 胶层的厚度可控制在 0.15mm以内， 粘。^力为 14-17N/20mm。 可以理解， 上述 替换页 （细则第 26条) 粘胶层可以为片状体， 即： 面粘结； 也可以由多个局部拼凑形成， 即： 多点粘 结。

具体的， 第一电路板 1上固定设置有电源、存储器、处理器以及电� �模块。 惯性传感器包括用于检测角速度信号的陀螺仪 以及用于检测加速度信号的加速 度计， 角速度信号与加速度信号通过柔性信号线 7传送至第一电路板 1中， 存 储器和处理器对信号进行处理， 处理后输出的信号用于控制无人飞行器的舵机 。

进一步的， 如图 1、 如图 2、 图 3所示， 传感组件还包括信号输入接口端子 11以及信号输出接口端子 12， 信号输入接口端子 11和信号输出接口端子 12通 过接口信号连接至第一电路板 1上。 本实施例中信号输入接口端子 11以及信号 输出接口端子 12与第一电路板 1的连接方式均优选为异步串口连接。 如图 1所 示， 壳体组件形成两端敞口的内腔室， 信号输入接口端子 11与信号输出接口端 子 12内置于内腔室且分别卡接于内腔室的两端， 结构紧凑， 占用空间小。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述， 但是本发明并不局限于上述 的具体实施方式， 上述的具体实施方式仅仅是示意性的， 而不是限制性的， 本 领域的普通技术人员在本发明的启示下， 在不脱离本发明宗旨和权利要求所保 护的范围情况下， 还可做出很多形式， 这些均属于本发明的保护之内。

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