[发明专利]MEMS惯性器件

说明书

技术领域

本发明涉及惯性器件测量技术，具体涉及一种MEMS惯性器件及其工作方法。

背景技术

垂直陀螺是用来测量运载体姿态的仪器，输出运载体姿态信号，即俯仰角(θ)信号和倾斜角(γ)信号，应用于飞行器、舰船、战车等运载体上。目前，国内同类产品一般利用机电陀螺的稳定性测量θ和γ角，同时通过纵横两个液体电门敏感地垂线方向，控制纵向修正电机和横向修正电机使陀螺进动，从而跟踪地垂线。通过角度传感器输出运载体相对于当地地垂线的姿态信号，其缺点是：结构复杂，体积大，重量重，电源复杂，功耗高，姿态输出为模拟信号，使用不便。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种MEMS惯性器件。

本发明提供的MEMS惯性器件包括微机械检测装置、模数转换装置、滤波装置、微控制器及数字信号处理装置，所述微机械检测装置安装于所述运载体，其依次与所述模数转换装置、滤波装置及数字信号处理装置连接，所述微控制器控制所述模数转换装置和滤波装置的工作状态。

优选的，所述微机械检测装置包括三个微机械速率陀螺和三个微机械加 速度计，所述三个微机械速率陀螺的三个敏感轴分别指向运载体的坐标系内三个互相正交的坐标轴；所述三个微机械加速度计的三个敏感轴分别指向运载体的坐标系内三个互相正交的坐标轴。

优选的，所述坐标轴包括互相正交的X轴、Y轴、Z轴；所述三个微机械速率陀螺包括第一微机械速率陀螺、第二微机械速率陀螺及第三微机械速率陀螺；所述三个微机械加速度计包括第一微机械加速度计、第二微机械加速度计及第三微机械加速度计；所述第一微机械速率陀螺与所述第一微机械加速度计的敏感轴共同指向X轴，所述第二微机械速率陀螺与所述第二微机械加速度计的敏感轴共同指向Y轴，所述第三微机械速率陀螺与所述第三微机械加速度计的敏感轴共同指向Z轴。

优选的，所述三个微机械速率陀螺用于测量所述运载体绕所述三个坐标轴的转动角速率。

优选的，所述三个微机械加速度计用于测量所述运载体沿所述三个坐标轴向的线加速度。

优选的，所述数字信号处理装置用于完成传感器固有误差和安装误差补偿、温度补偿、姿态矩阵计算、卡尔曼滤波处理。

优选的，还包括RS422接口，所述微控制器通过RS422接口输出俯仰角、倾斜角和状态信息。

本发明还提供一种MEMS惯性器件的工作方法，包括：

步骤1，提供微机械检测装置，将其安装于运载体，用于检测所述运载体的姿态，并产生姿态信息；

步骤2，提供微控制器和模数转换装置，所述微控制器控制所述模数转换装置对所述姿态信息进行模数转换；

步骤3，提供滤波装置，所述微控制器控制所述滤波装置对转换后的姿态信息进行滤波处理；

步骤4，将解算的姿态信息输出给微控制器，所述微控制器通过RS422接口输出俯仰角、倾斜角和状态信息。

优选的，所述数字信号处理装置用于完成传感器固有误差和安装误差补偿、温度补偿、姿态矩阵计算、卡尔曼滤波处理。

优选的，所述微机械检测装置包括三个微机械速率陀螺和三个微机械加速度计，所述三个微机械速率陀螺的三个敏感轴分别指向运载体的坐标系内三个互相正交的坐标轴；所述三个微机械加速度计的三个敏感轴分别指向运载体的坐标系内三个互相正交的坐标轴。

相较于现有技术，本发明提供的MEMS惯性器件及其工作方法通过数字信号处理装置和微控制器解算运载体姿态信号，输出俯仰角、倾斜角和状态信息，与其它机载、舰载、车载管理和控制系统交联速度快并且其结构简单、体积小、安装方便、重量轻、电源单一、功耗低。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1描述本发明的一种实施例。

本发明公开一种MEMS惯性器件，请参阅图1，所述MEMS惯性器件100包括微机械检测装置1、模数转换装置2、滤波装置3、微控制器4及数字信号处理装置5，所述微机械检测装置5安装于所述运载体，其依次与所述模数转 换装置2、滤波装置3及数字信号处理装置5连接，所述微控制器4控制所述模数转换装置2和滤波装置3的工作状态。

在本实施例中，所述微机械检测装置1包括三个微机械速率陀螺和三个微机械加速度计，所述三个微机械速率陀螺的三个敏感轴分别指向运载体的坐标系内三个互相正交的坐标轴；所述三个微机械加速度计的三个敏感轴分别指向运载体的坐标系内三个互相正交的坐标轴。