[发明专利]微惯性测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及惯性测量领域，尤其是涉及一种微惯性测量装置。

背景技术

惯性测量技术可以获得运动物体的姿态和位置，不依赖外部信息、不辐射信号，可以实现完全自主导航。微小飞行器运行过程中，具有高动态、大过载特点，GPS定位系统无法实现微小飞行器的实时导航。

惯性测量是以牛顿经典力学为基本原理来实现微小运动物体的导航。由加速度计测量得到物体的三轴加速度，结合陀螺仪测量得到物体的三轴角速度，测量得到运动物体的6个基本运动参数，通过计算可得到物体的姿态、运动速度和运动轨迹。

微小飞行器存在平稳和机动两类运动阶段，采用传统的微惯性测量组合（包含三轴加速度计和三轴陀螺仪）无法实现不同类型阶段的加速度测量。单独采用大量程加速度计，存在加速度计分辨率较低，在平稳飞行阶段测量精度差；单独采用小量程加速度计，分辨率高，平稳飞行阶段测量精度高，机动阶段加速度超出量程而无法测量。而且，高动态情况，陀螺仪的测量误差增大，造成姿态解算不准确，进而影响导航计算。另外，传统的微惯性测量组合没有采用减震措施，飞行器的机体震动直接被惯性传感器感受，降低测量精度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种微惯性测量装置，所述微惯性测量装置可用于测量微小飞行器高动态、大过载运动状态下运动参数，并计算出微小飞行器的运动姿态和运动轨迹。

根据本发明的微惯性测量装置，包括：壳体；顶盖，所述顶盖设在所述壳体的顶端且与所述壳体限定出腔室；主电路板，所述主电路板设在所述腔室内；微惯性测量组合，所述微惯性测量组合设在所述腔室内并与所述主电路板相连，所述微惯性测量组合包括三轴微机械陀螺仪、三轴微机械加速度计和三轴磁强计；和第一和第二双轴微机械加速度计，所述第一和第二双轴微机械加速度计分别设在所述腔室内且分别与所述主电路板相连。

根据本发明的微惯性测量装置，通过设置两套不同量程的加速度计，即小量程的三轴微机械加速度计和大量程的第一双轴微机械加速度计和第二双轴微机械加速度计，实现了微小飞行器平稳和机动运动状态时加速度的准确测量，同时通过设置三轴磁强计并与三轴微机械陀螺仪和三轴微机械加速度计组合或与三轴微机械陀螺仪、第一双轴微机械加速度计和第二双轴微机械加速度计组合测量，大大提高了测量精度，减小测量误差，从而可以更加准确地计算出微小飞行器的运动姿态和运动轨迹等，进而更好地了解微小飞行器不同运动状态下的运动信息。

另外，根据本发明的微惯性测量装置，还可以具有如下附加技术特征：

所述微惯性测量装置还包括微惯性测量组合安装盒，所述微惯性测量组合安装盒设在所述腔室内，其中所述微惯性测量组合设在所述微惯性测量组合安装盒内。

可选地，所述微惯性测量组合安装盒由硬质塑料制成。由此，不仅可以更好地将微惯性测量组合固定在腔室内，同时采用硬质塑料材质的安装盒还能减轻盒体的质量，且不会影响微惯性测量组合在测量微小飞行器运动时各项基本参数的精度，提高测量数据的准确性。

所述微惯性测量装置进一步包括第一转接板，其中所述微惯性测量组合通过所述第一转接板与所述主电路板相连。

可选地，所述第一和第二双轴微机械加速度计中的至少一个的量程为±70g。

有利地，所述第一双轴微机械加速度计的量程为±70g，所述第二双轴微机械加速度计的量程为±35g。

所述微惯性测量装置还包括两个安装盒，所述两个安装盒分别设在所述腔室内，其中所述第一和第二双轴微机械加速度计分别设在所述两个安装盒内。

可选地，所述安装盒由硬质塑料制成。采用硬质塑料材质的安装盒不仅能减轻盒体的质量，而且不会影响微惯性测量组合在测量微小飞行器运动时各项基本参数的精度，进一步提高了测量数据的准确性。

所述微惯性测量装置进一步包括第二和第三转接板，其中所述第一双轴微机械加速度计通过所述第二转接板与所述主电路板相连且所述第二双轴微机械加速度计通过所述第三转接板与所述主电路板。

所述第一双轴微机械加速度计焊接至所述第二转接板且所述第二双轴微机械加速度计焊接至所述第三转接板。

所述微惯性测量装置进一步包括安装支架，所述安装支架设在所述腔室内，所述安装支架包括：第一固定板，其中所述第二转接板设在所述第一固定板上；和第二固定板，所述第二固定板的一端与所述第一固定板的一端相连且所述第二固定板与所述第一固定板之间的夹角范围在90°±6′之间，其中所述第三转接板设在所述第二固定板上。