無磁場計航姿解算系統的製作方法
2023-12-11 04:41:02
專利名稱：無磁場計航姿解算系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及慣性測量器件技術領域，尤其是涉及一種用於飛彈控 制、地質勘探、工業測控、航空飛行器穩定控制、捷聯慣導、汽車自動駕 駛以及機器人控制等行業領域的無磁場計航姿解算系統。
背景技術：
目前，在飛彈控制、地質勘探、工業測控、航空飛行器穩定控制、捷 聯慣導、汽車自動駕駛以及機器人控制等行業領域中所使用的航姿系統， 絕大多數的敏感元件都是機械的，其缺點是不僅體積大、價格昂貴，而且 易損壞。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提 供一種無磁場計航姿解算系統，其結構合理、緊湊且體積小、成本低，能 夠有效應用到航空航天及航海領域的導航制導工作中。
為解決上述技術問題，本實用新型釆用的技術方案是 一種無磁場計航 姿解算系統，其特徵在於包括分別用於測量空間X、 Y和Z軸方向角速 率的三個角速率陀螺儀、分別用於測量空間X、 Y和Z軸線加速度的線加 速度傳感器和分別對三個角速率陀螺儀和三個線加速度傳感器所測得信 號進行解調濾波的信號處理器，還包括依次與信號處理器相接的主放大 器、A/D轉換電路和通過四元數法解算航姿的主處理器，所述主處理器內
嵌有零偏控制器、非線性糾正器、量程擴展器、溫漂補償器和帶寬擴展器 五個並行的功能模塊。
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、諧振器和激勵器組成的敏感電路，所述離散控制器和激勵器
分別經ST接口電路和諧振器後均接敏感器，所述敏感器接信號處理器。
所述A/D轉換電路為晶片ADS8364。
所述敏感電路採用ADR系列晶片進行參考供電。
所述主處理器接有與上位機進行通訊的通訊接口。
本實用新型與現有技術相比具有以下優點，1、不僅結構簡單、成本 低，加工製作方便且使用操作簡便；2、角速率陀螺儀和線加速度傳感器 均均釆用MEMS技術的敏感元器件，並且三個角速率陀螺儀和三個線加速 度傳感器均與溫度信息同步輸出，輸出的信號經放大處理、模數轉換後並 口傳輸到DSP處理器，由DSP處理器將信號進行再次補償，DSP處理器內
嵌有並行的零偏控制器、非線性糾正器、量程擴展器、溫漂補償器和帶寬 擴展器五個功能模塊，然後通過四元數法來解算航姿；3、各個敏感元器 件的電源不用傳統的電源，而是釆用ADR系列參考來供電，這樣電源的噪 聲能夠降到最低；4、適用範圍廣，飛彈控制、地質勘探、工業測控、航 空飛行器穩定控制、捷聯慣導、汽車自動駕駛以及機器人控制等行業領域。 總之，本實用新型釆用高精度的穩壓技術，並在軟體上進行優化濾波，使 信號的噪聲降到了最低，依靠角速率和加速度信息並進行零點偏移補償、 非線性補償和溫漂補償，同時使用四元數航姿結算方法解算精度高。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖l為本實用新型的原理框圖。
圖2為本實用新型角速率陀螺儀和線加速度傳感器的原理框圖。 附圖標記說明
l一角速率陀螺儀； 2 —線加速度傳感器； 3—信號處理器；
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 —激勵器；
5— A/D轉換電路； 6—DSP處理器； 7 —通訊接口 。
具體實施方式
如圖l所示，本實用新型包括分別用於測量空間X、 Y和Z軸方向角速 率的三個角速率陀螺儀1、分別用於測量空間X、 Y和Z軸線加速度的線加 速度傳感器2和分別對三個角速率陀螺儀1和三個線加速度傳感器2所測 得信號進行解調濾波的信號處理器3,還包括依次與信號處理器3相接的 主放大器4、 A/D轉換電路5和通過四元數法解算航姿的主處理器，所述 主處理器內嵌有零偏控制器、非線性糾正器、量程擴展器、溫漂補償器和 帶寬擴展器五個並行的功能模塊。所述主處理器為DSP處理器6。所述主 處理器接有與上位機進行通訊的通訊接口 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和激勵器4-5組成的敏感電路， 所述離散控制器4-1和激勵器4-5分別經ST接口電路4-2和諧振器4-4 後均接敏感器4-3,所述敏感器4-3接信號處理器3。本實施例中，所述 A/D轉換電路5為晶片ADS8364。並且所述敏感電路採用ADR系列晶片進 行參考供電。所述通訊接口 7為RS485通訊接口。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限
以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
權利要求1.一種無磁場計航姿解算系統，其特徵在於包括分別用於測量空間X、Y和Z軸方向角速率的三個角速率陀螺儀(1)、分別用於測量空間X、Y和Z軸線加速度的線加速度傳感器(2)和分別對三個角速率陀螺儀(1)和三個線加速度傳感器(2)所測得信號進行解調濾波的信號處理器(3)，還包括依次與信號處理器(3)相接的主放大器(4)、A/D轉換電路(5)和通過四元數法解算航姿的主處理器，所述主處理器內嵌有零偏控制器、非線性糾正器、量程擴展器、溫漂補償器和帶寬擴展器五個並行的功能模塊。
2. 按照權利要求l所述的無磁場計航姿解算系統，其特徵在於所述 主處理器為DSP處理器(6)。
3. 按照權利要求l或2所述的無磁場計航姿解算系統，其特徵在於 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)和激勵器(4-5)組 成的敏感電路，所述離散控制器(4-1)和激勵器(4-5)分別經ST接口 電路(4-2)和諧振器(4-4)後均接敏感器(4-3)，所述敏感器U-3) 接信號處理器(3)。
4. 按照權利要求l或2所述的無磁場計航姿解算系統，其特徵在於 所述A/D轉換電路(5)為晶片ADS8364。
5. 按照權利要求3所述的無磁場計航姿解算系統，其特徵在於所述 敏感電路釆用ADR系列晶片進行參考供電。
6. 按照權利要求1或2所述的無磁場計航姿解算系統，其特徵在於 所述主處理器接有與上位機進行通訊的通訊接口 (7)。
專利摘要本實用新型公開了一種無磁場計航姿解算系統，包括分別用於測量空間X、Y和Z軸方向角速率的三個角速率陀螺儀、分別用於測量空間X、Y和Z軸線加速度的線加速度傳感器和對三個角速率陀螺儀和三個線加速度傳感器所測得信號進行解調濾波的信號處理器，還包括依次與信號處理器相接的主放大器、A/D轉換電路和通過四元數法解算航姿的主處理器，所述主處理器內嵌有零偏控制器、非線性糾正器、量程擴展器、溫漂補償器和帶寬擴展器五個並行的功能模塊。本實用新型結構合理、緊湊且體積小、成本低，能夠有效應用到航空航天及航海領域的導航制導工作中。
文檔編號G01C21/20GK201293647SQ200820222720
公開日2009年8月19日 申請日期2008年12月2日 優先權日2008年12月2日
發明者丁明東, 宋國化, 谷榮祥 申請人:西安中星測控有限公司