[发明专利]具有冗余信号采集策略的MEMS惯性测量装置

说明书

本发明涉及一种具有冗余信号采集策略的MEMS惯性测量装置。该装置采用快速启动MEMS传感器模块和高精度MEMS传感器分时工作,微处理器单元判断系统上电时间小于高精度MEMS传感器模块的启动时间时，通过SPI总线采集快速启动MEMS传感器模块的数据；否则采集高精度MEMS传感器模块的数据；将采集到得数据进行格式转换、滤波、标定后输出。这样满足了要求快速测量和稳定工作后要求精确测量的实际需求。

技术领域

本发明属于惯性测量与控制技术领域,涉及一种具有冗余信号采集策略的MEMS惯性测量装置。

背景技术

MEMS传感器是采用微机电系统技术制作的传感器，MEMS惯性传感器包括陀螺仪和加速度计，可用于测量载体运动状态参数。该类传感器具有响应快、功耗低、耐冲击和体积小等特点。目前，MEMS陀螺仪的测量精度最高可达到1°/h，MEMS加速度计测量精度可达到0.01mg，MEMS传感器启动时间可达到0.1s。

MEMS惯性测量技术应用存在的主要问题是测量精度不高，只能用于对精度要求不高或运行时间较短的载体。在惯性测量系统或惯导系统方案设计过程中，经常会遇到传感器选型时很难选择到启动时间和测量精度均满足要求的规格。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有冗余信号采集策略的MEMS惯性测量装置，以便在一些要求启动时间快而且测量精度较高的使用场合，满足其特定的启动时间和测量精度要求。

本发明的目的是这样实现的：具有冗余信号采集策略的MEMS惯性测量装置，其特征是:至少包括：安装在装置基座内的快速启动MEMS传感器模块、高精度MEMS传感器模块、微处理器单元、电源模块、SPI数据采集模块、CAN通讯隔离驱动模块，微处理器单元是装置的核心，快速启动MEMS传感器模块和高精度MEMS传感器模块通过SPI数据采集模块与微处理器单元电连接，微处理器单元为SPI通讯主机，快速启动MEMS传感器模块和高精度MEMS传感器模块为SPI通讯从机；SPI数据采集模块包括快速启动MEMS传感器模块、高精度MEMS传感器模块及微处理器单元的SPI接口；CAN通讯隔离驱动模块和微处理器单元的CAN接口相连；电源模块为微处理器单元、快速启动MEMS传感器模块和高精度MEMS传感器模块提供3.3V直流电压，为CAN通讯隔离驱动模块提供5V和CAN5V两组完全独立的直流电。

所述的装置基座是惯性测量装置结构的主体，其外形尺寸为59x69x38mm，材料为A12，装置基座内部安装快速启动MEMS传感器模块、高精度MEMS传感器模块和信号处理电路板；快速启动MEMS传感器模块安装在装置基座的内部右侧面，高精度MEMS传感器模块安装在装置基座的底部,输入输出连接器固定在装置基座的外部左侧面,信号处理电路板上包括微处理器单元、电源模块、SPI数据采集模块和CAN通讯隔离驱动模块，信号处理电路板通过螺钉安装在装置盖板内表面；带信号处理电路板的装置盖板内通过螺钉安装在装置基座的上端。

所述的电源模块包括5V/5W稳压电源模块、3.3V三端稳压器和5V/1W稳压电源模块，其中5V/5W稳压电源模块选用24S05-5W，3.3V三端稳压器选用78D33，5V/1W稳压电源模块选用B0505S-1W，外部直流电源经5V/5W稳压电源模块稳压产生5V电源，5V电源再经过3.3V三端稳压器产生3.3V电源，5V电源还经过5V/1W稳压电源模块产生3.3V电源，电源模块的额定功率为3W。

所述的快速启动MEMS传感器模块选用ADI的ADIS16448传感器组合，高精度MEMS传感器选用ADI的ADIS16485传感器组合，微处理器单元选用32位微处理器STM32F103,SPI通讯降噪模块选用120欧姆电阻器。