[发明专利]一种多传感器姿态检测系统

说明书

本发明中公开了一种多传感器姿态检测系统，包括主控单元、传感单元和电源管理单元，所述的主控单元通过I2C总线连接到传感单元，所述电源管理单元分别连接主控单元和传感单元.本发明以微处理器作为控制和计算单元，同时确定了集成三轴陀螺仪、三轴MEMS加速度计的惯性测量单元和三轴磁阻传感器的多传感器组合方案来获取载体的角速度、加速度以及所处位置的磁场强度等信息。该系统成本低、小型、精度高还够实时显示输出数据。整个系统不仅能在静止状态输出稳定、精确的姿态角数据，而且在处于加速或匀速状态时也能够实现对姿态角的实时跟踪，具有良好的动态响应。

技术领域

本发明涉及姿态信息的精确获取领域，特别涉及一种多传感器姿态检测系统。

背景技术

在三维空间中，物体一旦发生运动就可能引起自身姿态的改变。在某些控制领域，确定物体在某一时刻的姿态信息是非常重要的。而姿态检测系统就是利用相关仪器和设备来实时获取载体在运动过程中的姿态信息以及姿态的变化趋势。姿态检测技术作为一种关键的技术，在一些传统的领域扮演着重要的角色。在军事领域，导弹的弹道修正和精确制导涉及到导弹姿态的测量；在航空航天领域，卫星、航天器的导航控制需要获取其姿态信息；在工业领域，车辆和船舶的倾斜状态需要通过姿态测量来获取。近几年，无人机、智能穿戴设备、虚拟现实等新兴领域的出现，使得姿态检测技术渐渐成为社会关注的热点。航拍飞行器、智能手环、VR头盔等设备的正常工作都离不开姿态信息的精确获取。同时，这些民用消费类的电子产品也对姿态检测系统的质量尺寸、工作能耗和造价成本等各个方面都提出了更高的要求，促使整个系统朝着小型化、低功耗和高稳定性的方向发展。随着姿态检测系统在民用领域的广泛应用，设计一款能够满足民用领域使用要求的姿态检测系统具有重要的意义。传统的姿态检测系统例如惯性导航系统，是由体积较大的机械式陀螺仪组成，成本较高且误差随时间而积累。而在军事上大多都采用了原子陀螺、静电陀螺和原子加速度计等高精度的惯性传感器来测量载体的姿态。这些器件虽然精度较高，但是造价昂贵。同时传统惯性器件会引起的漂移误差，会影响整个系统的可靠性。特此开发了一种多传感器姿态检测系统。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术中出现的问题，提供一种多传感器姿态检测系统，该系统以微处理器作为控制和计算单元，同时确定了集成三轴陀螺仪、三轴MEMS加速度计的惯性测量单元和三轴磁阻传感器的多传感器组合方案来获取载体的角速度、加速度以及所处位置的磁场强度等信息。该系统成本低、小型、精度高还够实时显示输出数据。整个系统不仅能在静止状态输出稳定、精确的姿态角数据，而且在处于加速或匀速状态时也能够实现对姿态角的实时跟踪，具有良好的动态响应。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种多传感器姿态检测系统，包括主控单元、传感单元和电源管理单元，所述的主控单元通过I2C总线连接到传感单元，所述电源管理单元分别连接主控单元和传感单元；

进一步，作为优选的技术方案，所述的主控单元包括微处理器模块，所述微处理器模块设置有嵌入式32位内核的AEM处理芯片；

进一步，作为优选的技术方案，所述的微处理器采用了哈佛结构将程序指令存储和数据存储分开；

进一步，作为优选的技术方案，所述的传感器单元包括惯性触感器模块和辅助传感器模块，所述惯性传感器模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪；

进一步，作为优选的技术方案，所述的辅助传感器模块包括磁阻传感器，所述磁阻传感器之处I2C协议；

进一步，作为优选的技术方案，所述的主控单元通过USART接口连接有串口转USB模块,所述串口转USB模块连接到上位机；

进一步，作为优选的技术方案，所述的主控单元还连接有LED显示模块；

进一步，作为优选的技术方案，所述的主控单元设置SWD调试接口，所述的SWD调试接口连有SWD调试模块。