[实用新型]基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及载体姿态测量技术领域，尤其是涉及一种基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统。

背景技术

陀螺测量系统一种惯性测量系统，通过测量惯性空间的三维角速度、三维加速度及三维磁场强度，三轴的加速度计和磁场计跟踪静态的角度，利用三轴陀螺跟踪系统动态的角度，实时输出物体在空间中的姿态角。

以往的姿态测量系统利用三轴地磁解耦和三轴加速度计，受外力加速度影响很大，在运动/振动等环境中，输出方向角误差较大,此外地磁传感器有缺点，它的绝对参照物是地磁场的磁力线,地磁的特点是使用范围大，但强度较低，约零点几高斯，非常容易受到其它磁体的干扰，如果融合了Z轴陀螺仪的瞬时角度，就可以使系统数据更加稳定。加速度测量的是重力方向，在无外力加速度的情况下，能准确输出ROLL/PITCH两轴姿态角度并且此角度不会有累积误差，在更长的时间尺度内都是准确的。但是加速度传感器测角度的缺点是加速度传感器实际上是用MEMS技术检测惯性力造成的微小形变，而惯性力与重力本质是一样的,所以加速度计就不会区分重力加速度与外力加速度，当系统在三维空间做变速运动时，它的输出就不正确了。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统，其结构简单，设计合理，智能化程度高，使用操作便捷，体积小，成本低，测量精度高，实用性强，应用范围广。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统，其特征在于：包括用于对动态载体的姿态进行实时检测的多MEMS传感器检测单元、用于对多MEMS传感器检测单元所检测到的信号进行分析处理的微处理器模块和上位计算机，所述上位计算机通过通信电路模块与微处理器模块相接并通信，所述微处理器模块的输入端接有用于实时采集多MEMS传感器检测单元实时所检测信号的信号采集单元，所述多MEMS传感器检测单元与所述信号采集单元相接；所述多MEMS传感器检测单元由测量轴与动态载体坐标系的横轴相重合的第一MEMS加速度传感器、第一MEMS角速率传感器和第一MEMS磁强传感器，测量轴与动态载体坐标系的纵轴相重合的第二MEMS加速度传感器、第二MEMS角速率传感器和第二MEMS磁强传感器，以及测量轴与动态载体坐标系的竖轴相重合的第三MEMS加速度传感器、第三MEMS角速率传感器和第三MEMS磁强传感器组成。

上述的基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统，其特征在于：所述信号采集单元包括与多MEMS传感器检测单元输出端相接的信号多路复用电路模块和与信号多路复用电路模块输出端相接的A/D转换电路模块，所述A/D转换电路模块的输出端与所述微处理器模块的输入端相接。

上述的基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统，其特征在于：所述微处理器模块为ARM微处理器STM32F103。

上述的基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统，其特征在于：所述通信电路模块为串口通信电路模块。

上述的基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统，其特征在于：所述第一MEMS加速度传感器、第二MEMS加速度传感器和第三MEMS加速度传感器均为芯片ADXL202。

上述的基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统，其特征在于：所述第一MEMS角速率传感器、第二MEMS角速率传感器和第三MEMS角速率传感器均为芯片ADXRS 300。

上述的基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统，其特征在于：所述第一MEMS磁强传感器、第二MEMS磁强传感器和第三MEMS磁强传感器均为芯片HMC1022。

上述的基于多MEMS传感器的动态载体姿态测量系统，其特征在于：所述A/D转换电路模块为芯片AD976。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型采用模块化、集成化的设计，结构简单，设计合理，实现方便。

2、本实用新型的智能化程度高，使用操作便捷。

3、本实用新型对动态载体的姿态进行实时检测的检测单元由多个MEMS传感器构成，不但降低了成本，也大幅减小了体积。

4、本实用新型微处理器模块的数据处理速度快、数据处理能力强，提高了本实用新型的实时性和稳定性。

5、本实用新型的测量精度高，实用性强，应用范围广，可以当作AHRS(姿态测量系统)使用，也可以当作VG(垂直参考系统)使用，还可以当作IMU（惯性测量单元）应用。