[发明专利]一种基于MEMS和MR传感器的载体姿态测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种姿态测量系统，尤其涉及一种基于MEMS和MR传感器的载体姿态测量系统，属于姿态测量控制领域。

背景技术

传统的姿态测量系统采用捷联式惯导系统(SINS)，相比平台式惯导系统而言，其具有 体积相对更小，成本相对更低，易于安装和维护并且可靠性更高的有点，因此，捷联惯导系 统在飞行器导航和姿态测量中得到了广泛的研究和应用。

然而，传统的姿态测量系统包括捷联式惯导普遍具有体积大，重量大，复杂程度高等特 点，使得传统的姿态测量系统无法应用于日常应用。同时，传统的捷联惯导系统一般需要一 个寻北系统的辅助来获得载体的方位角，但是传统的寻北系统多为基于陀螺的系统，其体积 和复杂度也是日常应用所无法接受的。可见，对于对体积具有严格限制的嵌入式系统而言， 需要研制一种小型的姿态测量系统来满足其姿态测量的要求。MEMS 技术和MR 技术的快 速发展，为研制这种低成本，小体积，高集成度的姿态测量系统提供了可能，从而可以使得 对体积和成本敏感的系统具有姿态测量的能力。

例如申请号为“201210557018.2”的一种姿态测量方法和姿态测量系统，在保证姿态测量的稳定性的同时减少误差。所述方法包括：采用双天线全球定位系统GPS测量筒状部件的第一姿态信息；采用微机电系统MEMS测量筒状部件的第二姿态信息；将所述第一姿态信息和所述第二姿态信息进行数据融合得到筒状部件的全姿态信息并输出。该发明采用双天线GPS与MEMS组合的方式进行姿态测量，利用双天线GPS的方式，启动时间快，姿态测量的设备成本低，误差较小，再结合MEMS完成设备的短时间姿态保持能力，在保证测量精度的同时提高了姿态测量设备对外界复杂电磁环境的抗干扰能力，增强了姿态测量的稳定性。

又如申请号为“201310657215.6”的一种基于单轴加速度传感器和三轴磁场传感器的姿态测量系统及其姿态测量方法，该系统包括：加速度传感器、三轴磁场传感器、GNSS模块和数据处理模块；所述的加速度传感器为与前进轴正交布置的Z轴向单轴加速度传感器，用于测量重力加速度分量，得到地面载体的横滚角和俯仰角的三角关系；所述的数据处理模块，用于根据位置信息查表获取地磁场模、地磁倾角信息和地磁偏角信息，结合地面载体的横滚角和俯仰角的三角关系以及载体坐标系下地磁场的三个分量阵列最终解算出航向角、俯仰角和横滚角。该发明的姿态测量新方法能够在载体静止或低速移动状态下实现载体姿态角的准确解算，可以减少一个测量量，避免更多测量噪声的引入。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种方便、灵活、易于操作基于MEMS和MR传感器的载体姿态测量系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

    一种基于MEMS和MR传感器的载体姿态测量系统，包含三轴MEMS加速度计、三轴MR传感器、微控制器模块、模数转换模块、显示模块和电源模块；所述三轴MEMS加速度计和三轴MR传感器均通过模数转换模块连接微控制器模块，所述显示模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上；

其中，三轴MEMS加速度计，用于获取载体基于重力向量的俯仰角和横滚角；

三轴MR传感器，用于获取载体基于地磁向量的方位角；

模数转换模块，用于将三轴MEMS加速度计和三轴MR传感器获取的模拟信号转换成数字信号；

微控制器模块，用于根据获取的基于重力向量的俯仰角、横滚角以及基于地磁向量的方位角计算出载体的姿态参数；

显示模块，用于实时显示微控制器模块计算出的载体姿态参数。

    作为本发明一种基于MEMS和MR传感器的载体姿态测量系统的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。

    作为本发明一种基于MEMS和MR传感器的载体姿态测量系统的进一步优选方案，所述显示模块为LCD显示屏。

    作为本发明一种基于MEMS和MR传感器的载体姿态测量系统的进一步优选方案，所述三轴MEMS加速度计的芯片型号为MMA7260Q。

    作为本发明一种基于MEMS和MR传感器的载体姿态测量系统的进一步优选方案，所述三轴MR传感器的芯片型号为HMC2003。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明结构简单、具有低成本，高精度，微型化数字显示的特点；