[发明专利]平面化微惯性导航系统

说明书

本发明提供了一种平面化微惯性导航系统，该平面化微惯性导航系统包括：三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计和基板，三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计均以平面贴装方式布置在基板上；三轴MEMS陀螺包括第一平面轴MEMS陀螺、第二平面轴MEMS陀螺和Z轴MEMS陀螺，第一平面轴MEMS陀螺、第二平面轴MEMS陀螺和Z轴MEMS陀螺呈三轴正交设置；三轴MEMS加速度计包括第一平面轴MEMS加速度计、第二平面轴MEMS加速度计和Z轴MEMS加速度计，第一平面轴MEMS加速度计、第二平面轴MEMS加速度计和Z轴MEMS加速度计呈三轴正交设置。应用本发明的技术方案，能够解决现有技术中微惯性导航系统体积过大不利于实现载体小型化集成的技术问题。

技术领域

本发明涉及平面化微惯性导航系统技术领域，尤其涉及一种平面化微惯性导航系统。

背景技术

微惯性导航系统通过MEMS陀螺和MEMS加速度计测量载体的角速率和加速度，可用于中小型无人机、机器人、车辆等载体以及各类稳定平台的导航定位和稳定控制等，特别是中高精度微惯性导航系统，能够在各类复杂应用环境中以较小的体积和重量为载体及稳定平台提供自主可靠的线运动、角运动测量信息和导航定位信息。现有技术中具备自主导航能力的微惯性导航系统通常采用六面体台体结构，通过将三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计分别正交布置在台面上，实现立体三轴正交的角速率和加速度测量，以满足惯性测量和导航解算的要求，这导致系统体积，重量较大，不利于各类载体的小型化一体化集成，同时严格的立体正交约束使得系统装配和生产严重依赖人工操作，难以发挥当今先进自动化生产技术优势实现低成本批量制造。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明提供了一种平面化微惯性导航系统，该平面化微惯性导航系统包括：三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计和基板，三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计均以平面贴装方式布置在基板上；三轴MEMS陀螺包括第一平面轴MEMS陀螺、第二平面轴MEMS陀螺和Z轴MEMS陀螺，第一平面轴MEMS陀螺、第二平面轴MEMS陀螺和Z轴MEMS陀螺呈三轴正交设置；三轴MEMS加速度计包括第一平面轴MEMS加速度计、第二平面轴MEMS加速度计和Z轴MEMS加速度计，第一平面轴MEMS加速度计、第二平面轴MEMS加速度计和Z轴MEMS加速度计呈三轴正交设置。

进一步地，第一平面轴MEMS陀螺和第二平面轴MEMS陀螺均采用离面检测的音叉式敏感结构以实现与陀螺本身平行的平面轴角运动测量；Z轴MEMS陀螺采用水平面内检测的音叉式敏感结构以实现与陀螺本身垂直的Z轴角运动测量。

进一步地，第一平面轴MEMS加速度计和第二平面轴MEMS加速度计均采用水平轴敏感结构以实现与加速度计本身平行的平面轴加速度测量；Z轴MEMS加速度计采用跷跷板架构的敏感结构以实现与加速度计本身垂直的Z轴加速度测量。

进一步地，三轴MEMS陀螺平面贴装在基板的第一平面上，三轴MEMS加速度计平面贴装在基板的与第一平面相背的第二平面上。

进一步地，基板为PCB基板。

进一步地，平面化微惯性导航系统还包括微处理器，微处理器布置在基板上，微处理器分别与三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计连接。

进一步地，微处理器通过SPI接口分别对三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计的数据进行同步采集。

进一步地，平面化微惯性导航系统还包括连接器，连接器布置在基板上，连接器与微处理器连接。

进一步地，连接器为微小型板对板连接器。

进一步地，微处理器布置在基板的第一平面上，连接器布置在基板的第二平面上；或，微处理器布置在基板的第二平面上，连接器布置在基板的第一平面上。