專利名稱：無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及慣性測(cè)量器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于導(dǎo)彈控 制、地質(zhì)勘探、工業(yè)測(cè)控、航空飛行器穩(wěn)定控制、捷聯(lián)慣導(dǎo)、汽車自動(dòng)駕 駛以及機(jī)器人控制等行業(yè)領(lǐng)域的無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在導(dǎo)彈控制、地質(zhì)勘探、工業(yè)測(cè)控、航空飛行器穩(wěn)定控制、捷 聯(lián)慣導(dǎo)、汽車自動(dòng)駕駛以及機(jī)器人控制等行業(yè)領(lǐng)域中所使用的航姿系統(tǒng)， 絕大多數(shù)的敏感元件都是機(jī)械的，其缺點(diǎn)是不僅體積大、價(jià)格昂貴，而且 易損壞。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提 供一種無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)合理、緊湊且體積小、成本低，能 夠有效應(yīng)用到航空航天及航海領(lǐng)域的導(dǎo)航制導(dǎo)工作中。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型釆用的技術(shù)方案是 一種無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航 姿解算系統(tǒng)，其特征在于包括分別用于測(cè)量空間X、 Y和Z軸方向角速 率的三個(gè)角速率陀螺儀、分別用于測(cè)量空間X、 Y和Z軸線加速度的線加 速度傳感器和分別對(duì)三個(gè)角速率陀螺儀和三個(gè)線加速度傳感器所測(cè)得信 號(hào)進(jìn)行解調(diào)濾波的信號(hào)處理器，還包括依次與信號(hào)處理器相接的主放大 器、A/D轉(zhuǎn)換電路和通過(guò)四元數(shù)法解算航姿的主處理器，所述主處理器內(nèi)
嵌有零偏控制器、非線性糾正器、量程擴(kuò)展器、溫漂補(bǔ)償器和帶寬擴(kuò)展器 五個(gè)并行的功能模塊。
所述主處理器為DSP處理器。所述角速率陀螺儀和線加速度傳感器均為由離散控制器、ST接口電 路、敏感器、諧振器和激勵(lì)器組成的敏感電路，所述離散控制器和激勵(lì)器
分別經(jīng)ST接口電路和諧振器后均接敏感器，所述敏感器接信號(hào)處理器。
所述A/D轉(zhuǎn)換電路為芯片ADS8364。
所述敏感電路采用ADR系列芯片進(jìn)行參考供電。
所述主處理器接有與上位機(jī)進(jìn)行通訊的通訊接口。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)，1、不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本 低，加工制作方便且使用操作簡(jiǎn)便；2、角速率陀螺儀和線加速度傳感器 均均釆用MEMS技術(shù)的敏感元器件，并且三個(gè)角速率陀螺儀和三個(gè)線加速 度傳感器均與溫度信息同步輸出，輸出的信號(hào)經(jīng)放大處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換后并 口傳輸?shù)紻SP處理器，由DSP處理器將信號(hào)進(jìn)行再次補(bǔ)償，DSP處理器內(nèi)
嵌有并行的零偏控制器、非線性糾正器、量程擴(kuò)展器、溫漂補(bǔ)償器和帶寬 擴(kuò)展器五個(gè)功能模塊，然后通過(guò)四元數(shù)法來(lái)解算航姿；3、各個(gè)敏感元器 件的電源不用傳統(tǒng)的電源，而是釆用ADR系列參考來(lái)供電，這樣電源的噪 聲能夠降到最低；4、適用范圍廣，導(dǎo)彈控制、地質(zhì)勘探、工業(yè)測(cè)控、航 空飛行器穩(wěn)定控制、捷聯(lián)慣導(dǎo)、汽車自動(dòng)駕駛以及機(jī)器人控制等行業(yè)領(lǐng)域。 總之，本實(shí)用新型釆用高精度的穩(wěn)壓技術(shù)，并在軟件上進(jìn)行優(yōu)化濾波，使 信號(hào)的噪聲降到了最低，依靠角速率和加速度信息并進(jìn)行零點(diǎn)偏移補(bǔ)償、 非線性補(bǔ)償和溫漂補(bǔ)償，同時(shí)使用四元數(shù)航姿結(jié)算方法解算精度高。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖l為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型角速率陀螺儀和線加速度傳感器的原理框圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明
l一角速率陀螺儀； 2 —線加速度傳感器； 3—信號(hào)處理器；
4一主放大器； 4-l一離散控制器； 4-2—ST接口電路4- 3—敏感器； 4-4一諧振器； 4-5 —激勵(lì)器；
5— A/D轉(zhuǎn)換電路； 6—DSP處理器； 7 —通訊接口 。
具體實(shí)施方式
如圖l所示，本實(shí)用新型包括分別用于測(cè)量空間X、 Y和Z軸方向角速 率的三個(gè)角速率陀螺儀1、分別用于測(cè)量空間X、 Y和Z軸線加速度的線加 速度傳感器2和分別對(duì)三個(gè)角速率陀螺儀1和三個(gè)線加速度傳感器2所測(cè) 得信號(hào)進(jìn)行解調(diào)濾波的信號(hào)處理器3,還包括依次與信號(hào)處理器3相接的 主放大器4、 A/D轉(zhuǎn)換電路5和通過(guò)四元數(shù)法解算航姿的主處理器，所述 主處理器內(nèi)嵌有零偏控制器、非線性糾正器、量程擴(kuò)展器、溫漂補(bǔ)償器和 帶寬擴(kuò)展器五個(gè)并行的功能模塊。所述主處理器為DSP處理器6。所述主 處理器接有與上位機(jī)進(jìn)行通訊的通訊接口 7。
所述角速率陀螺儀1和線加速度傳感器2均為由離散控制器4-1、 ST 接口電路4-2、敏感器4-3、諧振器4-4和激勵(lì)器4-5組成的敏感電路， 所述離散控制器4-1和激勵(lì)器4-5分別經(jīng)ST接口電路4-2和諧振器4-4 后均接敏感器4-3,所述敏感器4-3接信號(hào)處理器3。本實(shí)施例中，所述 A/D轉(zhuǎn)換電路5為芯片ADS8364。并且所述敏感電路采用ADR系列芯片進(jìn) 行參考供電。所述通訊接口 7為RS485通訊接口。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限
以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)，其特征在于包括分別用于測(cè)量空間X、Y和Z軸方向角速率的三個(gè)角速率陀螺儀(1)、分別用于測(cè)量空間X、Y和Z軸線加速度的線加速度傳感器(2)和分別對(duì)三個(gè)角速率陀螺儀(1)和三個(gè)線加速度傳感器(2)所測(cè)得信號(hào)進(jìn)行解調(diào)濾波的信號(hào)處理器(3)，還包括依次與信號(hào)處理器(3)相接的主放大器(4)、A/D轉(zhuǎn)換電路(5)和通過(guò)四元數(shù)法解算航姿的主處理器，所述主處理器內(nèi)嵌有零偏控制器、非線性糾正器、量程擴(kuò)展器、溫漂補(bǔ)償器和帶寬擴(kuò)展器五個(gè)并行的功能模塊。
2. 按照權(quán)利要求l所述的無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)，其特征在于所述 主處理器為DSP處理器(6)。
3. 按照權(quán)利要求l或2所述的無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)，其特征在于 所述角速率陀螺儀(1 )和線加速度傳感器(2 )均為由離散控制器(4-1 )、 ST接口電路(4-2)、敏感器(4-3)、諧振器(4-4)和激勵(lì)器(4-5)組 成的敏感電路，所述離散控制器(4-1)和激勵(lì)器(4-5)分別經(jīng)ST接口 電路(4-2)和諧振器(4-4)后均接敏感器(4-3)，所述敏感器U-3) 接信號(hào)處理器(3)。
4. 按照權(quán)利要求l或2所述的無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)，其特征在于 所述A/D轉(zhuǎn)換電路(5)為芯片ADS8364。
5. 按照權(quán)利要求3所述的無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)，其特征在于所述 敏感電路釆用ADR系列芯片進(jìn)行參考供電。
6. 按照權(quán)利要求1或2所述的無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)，其特征在于 所述主處理器接有與上位機(jī)進(jìn)行通訊的通訊接口 (7)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種無(wú)磁場(chǎng)計(jì)航姿解算系統(tǒng)，包括分別用于測(cè)量空間X、Y和Z軸方向角速率的三個(gè)角速率陀螺儀、分別用于測(cè)量空間X、Y和Z軸線加速度的線加速度傳感器和對(duì)三個(gè)角速率陀螺儀和三個(gè)線加速度傳感器所測(cè)得信號(hào)進(jìn)行解調(diào)濾波的信號(hào)處理器，還包括依次與信號(hào)處理器相接的主放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路和通過(guò)四元數(shù)法解算航姿的主處理器，所述主處理器內(nèi)嵌有零偏控制器、非線性糾正器、量程擴(kuò)展器、溫漂補(bǔ)償器和帶寬擴(kuò)展器五個(gè)并行的功能模塊。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、緊湊且體積小、成本低，能夠有效應(yīng)用到航空航天及航海領(lǐng)域的導(dǎo)航制導(dǎo)工作中。
文檔編號(hào)G01C21/20GK201293647SQ200820222720
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者丁明東, 宋國(guó)化, 谷榮祥 申請(qǐng)人:西安中星測(cè)控有限公司