[发明专利]从MEMS加速度计组合中提取载体角速度的方法

说明书

本发明涉及一种从MEMS加速度计组合中提取载体角速度的方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、描述刚体在坐标系下的运动状态；步骤2、根据步骤1确定的刚体在坐标系下的运动状态，计算刚体上质点的速度及加速度；步骤3、根据步骤2求得的刚体上质点的速度及加速度，计算刚体上质点位置的比力；步骤4、对加速度计进行机械编排；步骤5、基于步骤4的对加速度计的机械编排，求取载体角速度和角加速度。本发明能够使系统降低成本、减小功耗、延长寿命、提高可靠性。同时，采用MEMS加速度计，还可以大大缩小系统体积，对于惯导系统小型化具有重要意义。

技术领域

本发明属于捷联惯性测量技术领域，涉及MEMS加速度计在载体角速度测量中的运用方法，尤其是一种从MEMS加速度计组合中提取载体角速度的方法。

背景技术

传统的捷联惯性测量装置使用陀螺仪来测量载体的角运动，常使用的陀螺包括激光陀螺、光纤陀螺、挠性陀螺、液浮陀螺等。这些陀螺在系统的重量和体积上占有很大的比重，在越来越多的产品追求轻量化和小型化的今天，开发新的测量元件或测量方法具有非常重要的意义。

随着集成电路的迅猛发展和加工工艺水平的提高，微型惯性敏感器件越来越多的被运用到各个领域。高质量的微型惯性敏感器件的测量精度已经接近传统的惯性器件，MEMS陀螺角速率测量精度达到0.01°/h，MEMS加速度计比力测量精度能优于1mg。MEMS陀螺精度虽然能达到0.01°/h，但是其量程通常不高，因此无法大量程范围内保证测量精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、可靠性强且能在大量程范围内保证一定的精度的从MEMS加速度计组合中提取载体角速度的方法。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种从MEMS加速度计组合中提取载体角速度的方法，包括以下步骤：

步骤1、描述刚体在坐标系下的运动状态；

步骤2、根据步骤1确定的刚体在坐标系下的运动状态，计算刚体上质点的速度及加速度；

步骤3、根据步骤2求得的刚体上质点的速度及加速度，计算刚体上质点位置的比力；

步骤4、对加速度计进行机械编排；

步骤5、基于步骤4的对加速度计的机械编排，求取载体角速度和角加速度。

而且，所述步骤1的具体方法为：

在刚体上任选一点O，并以O为原点建立与刚体固连的坐标系OX_bY_bZ_b， O点也称为基点，固连坐标系OX_bY_bZ_b的运动代表了刚体的运动，可用O点的位置和固连系OX_bY_bZ_b相对参考系O_RX_RY_RZ_R的方位来描述刚体的运动状

而且，所述步骤2的具体步骤包括：

(1)设P为刚体上任一点，其相对O点的矢径为r，可得P点相对O_R的矢径R＝r_O+r；规定矢量v在某坐标系B内的坐标向量记为[v]_B，则关于n系的坐标表达式为公式1：

式中，为b系到n系的坐标变换阵，简化记为A；由于A为正交矩阵，则 n系到b系的坐标变换阵A^-1＝A^T；[r]_b为P点相对O的矢径r关于b系的坐标向量，而P点与b系是固联的，r在b系各坐标轴上的投影为固定值，即[r]_b为常量；