[发明专利]一种基于MEMS旋转技术的寻北系统及方法

权利要求书

1.一种基于MEMS旋转技术的寻北系统，其特征在于包括导航模块和转台模块，

所述导航模块包括：MEMS组件、MEMS数据采集模块、导航计算机；

所述转台模块包括：转动台面、转台微控制器、电机驱动模块、电机、测角模块、测角元件信号调理电路、导电滑环；

MEMS组件设置在转动台面上，MEMS数据采集模块检测MEMS组件的初始方向信息，传输给导航计算机；电机驱动模块与MEMS数据采集模块相连接，接受MEMS数据采集模块的数据反馈；

转动台面的转轴处设置导电滑环，测角模块通过导电滑环采集转动台面的转角数据，转角数据经过测角元件信号调理电路传输至导航计算机；

导航计算机处理接收到的转动台面的转角数据和MEMS数据采集模块采集到的MEMS组件的初始方向信息，经过寻北解算发送控制信号至转台微控制器，转台微控制器将控制信号传输至电机驱动模块，电机驱动模块控制电机转动，进而带动固定在电机上的转动台面转动，将MEMS组件转动至真北方向。

2.如权利要求1所述的一种基于MEMS旋转技术的寻北系统，其特征在于：所述MEMS组件为三个正交安装的陀螺和三个正交安装的加速度计。

3.一种如权利要求1所述的基于MEMS旋转技术的寻北系统的寻北方法，具体如下：

（1）建立陀螺的等效输出模型：

ωb=Csbωs=cos(Ωt)-sin(Ωt)0sin(Ωt)cos(Ωt)0001ωxωyωz=ωxcos(Ωt)-ωysin(Ωt)ωxsin(Ωt)+ωycos(Ωt)ωz]]>

其中，s为旋转坐标系，b为机体坐标系，C表示旋转矩阵，Ω为旋转角速率，t为旋转时间，ω_x、ω_y、ω_z分别为陀螺输出的x、y、z轴分量；

（2）通过将步骤（1）的模型联立如下公式，求得陀螺初始方向与真北方向的夹角θ：

θ=tan-1(ωx/ωy)]]>

其中，k为陀螺标度因数，为当地地理纬度，ω_e为地球坐标系相对惯性坐标系的角速率，ε为相应的陀螺误差。