[发明专利]一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路

说明书

技术领域

本发明属于行人实时运动状态感测或定位导航中的微惯性测量技术领域，涉及一种电路，特别涉及一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路，适用于在定位与导航系统应用场合中作为微惯性传感器的测量信号前置处理电路。

背景技术

在一些抢险救援、军事训练等过程中，整个团队的安全和协同工作效率直接依赖于对每个团队成员的位置及其运动状态的估计。当团队需穿梭到建筑物内、隧道内、“城市峡谷”、或森林树冠下等难以接收到GPS/北斗等信号的场景时，可采用基于微惯性测量的运动状态估计和惯性导航技术来实现。

微惯性测量系统一般由微机械(MEMS)陀螺仪、微机械加速度计等作为传感器，配合高性能CPU等集成电路及相应的滤波与估计算法组成定位与导航系统，具有自主、不受GPS/北斗信号阻断影响、无需预先部署基础设施、数据更新快及体积小、功耗低、易于设计成便携式装置等优点。不足之处在于MEMS传感器噪声大、其偏置存在漂移，导航算法误差会随时间积累，系统的精度较低；且常用的惯性信号的滤波与融合，位置、速度及姿态的导航算法方案，基本上都是基于软件完成，算法中需对各种测量信号和观测数据进行滤波与融合处理，对处理器的内部资源和运算能力要求很高、运算数据量大、实时计算困难，限制了工程应用及其产品化。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路。该电路对来自多个微惯性传感器的冗余模拟量输入信号进行融合、多频段滤波、及基于模拟开关的输出选择控制等方案，不但能够降低测量噪声，并能够使后续算法能利用所有子频段的信号特性，快速识别人体运动状态，从而可据此采用相关的约束和修正算法对定位与导航系统的漂移和误差进行有效遏制和校正。本发明能够大幅提高定位与导航系统的精度、降低运算量，有利于微惯性定位与导航系统的实时应用。

本发明包括信号冗余输入电路、多频段滤波与输出控制电路。

信号冗余输入电路包括输入连接件CN1、跟随器IC1、多个输入电阻、输入电容C0；多个输入电阻分别为第1输入电阻R01、第2输入电阻R02、…、第i输入电阻R0i；输入连接件CN1有多个输入信号端，每个输入信号端均连接有一个输入电阻，具体的：其第1输入信号端Us1端与第1输入电阻R01的一端连接，输入连接件CN1的第2输入信号端Us2端与第2输入电阻R02的一端连接，输入连接件CN1的第i输入信号端Usi端与第i输入电阻R0i的一端连接；输入连接件CN1的地端GND端接地，输入连接件CN1的电源端VCC端与电路电源端VCC端连接，跟随器IC1的正输入端+IN端同时与第1输入电阻R01的另一端、第2输入电阻R02的另一端、…、第i输入电阻R0i的另一端、输入电容C0的一端相连接；输入电容C0的另一端接地，跟随器IC1的负输入端-IN端同时与IC1的输出端OUT端、左低频电阻R1的一端、左中频电阻R3的一端、左高频电阻R5的一端、高频正端电阻R16的一端、输出连接件CN2的融合信号输出端UF端连接，跟随器IC1的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，跟随器IC1的地端GND端接地；