[实用新型]新型MEMS垂直陀螺检测系统

说明书

技术领域

本实用新型属垂直陀螺仪技术领域，具体涉及一种新型MEMS垂直陀螺检测系统。

背景技术

垂直陀螺是用来测量运载体姿态的仪器，输出运载体姿态信号，即俯仰角信号和倾斜角信号，主要应用于飞行器、舰船、战车等运载体上。目前，国内同类产品一般利用机电陀螺的稳定性测量俯仰角和倾斜角，同时通过纵横两个液体电门敏感地垂线方向，控制纵向修正电机和横向修正电机使陀螺进动，从而跟踪地垂线，通过角度传感器输出运载体相对于当地地垂线的姿态角信号，其缺点是：结构复杂，体积大，重量重，采用三相交流、直流同时供电方式，电源复杂，功耗高，姿态输出为模拟信号，使用不方便。因此有必要提出改进。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种新型MEMS垂直陀螺检测系统，采用三轴微机械加速度计和三轴微机械速率陀螺惯性器件测量运载体的线加速度和转动角速率，并通过由MCU微控制单元控制的A/D转换模块和数字滤波模块及DSP数字信息处理单元解算运载体姿态信号，输出姿态信息，与其他控制系统交联方便，结构简单，体积小，安装方便，重量轻，电源单一，功耗低，姿态输出为数字信号，直观准确，启动时间短，可靠性高，耐冲击，环境适应性好。

本实用新型采用的技术方案：新型MEMS垂直陀螺检测系统，包括A/D转换模块、数字滤波模块和DSP数字信息处理单元，还包括三轴微机械加速度计和三轴微机械速率陀螺，所述三轴微机械加速度计和三轴微机械速率陀螺均固定于运载体上，所述三轴微机械加速度计和三轴微机械速率陀螺均与A/D转换模块连接，所述A/D转换模块与数字滤波模块连接，所述数字滤波模块与DSP数字信息处理单元连接，所述三轴微机械加速度计和三轴微机械速率陀螺的敏感轴分别指向运载体坐标系的三个互相正交的坐标轴。

进一步地，所述A/D转换模块和数字滤波模块采用MCU微控制单元进行控制。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本实用新型采用三轴微机械加速度计和三轴微机械速率陀螺惯性器件测量运载体的线加速度和转动角速率，并通过由MCU微控制单元控制的A/D转换模块和数字滤波模块及DSP数字信息处理单元解算运载体姿态信号，输出俯仰角、倾斜角和状态信息，与其它机载、舰载、车载管理和控制系统交联方便，提高信息传输效率；

2、本实用新型结构简单，体积小，安装方便，重量轻，电源单一，功耗低，姿态输出为数字信号，启动时间短，可靠性高，耐冲击，环境适应性好。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图1描述本实用新型的实施例。

新型MEMS垂直陀螺检测系统，如图1所示，包括A/D转换模块3、数字滤波模块4和DSP数字信息处理单元，还包括三轴微机械加速度计1和三轴微机械速率陀螺2，其中，所述三轴微机械加速度计1和三轴微机械速率陀螺2均固定于运载体上，所述三轴微机械加速度计1和三轴微机械速率陀螺2的敏感轴分别指向运载体坐标系的三个互相正交的坐标轴，所述A/D转换模块3和数字滤波模块4采用MCU微控制单元进行控制，所述DSP数字信息处理单元包括误差补偿模块5、姿态解算模块6和Kalman滤波模块7。具体的，所述三轴微机械加速度计1和三轴微机械速率陀螺2均与A/D转换模块3连接，所述A/D转换模块3与数字滤波模块4连接，所述数字滤波模块4通过误差补偿模块5与姿态解算模块6连接，所述姿态解算模块6与Kalman滤波模块7连接，所述Kalman滤波模块7输出的姿态信息通过工作模式控制8判断分析后输出。

三轴微机械加速度计1对运载体的线加速度进行测量，三轴微机械速率陀螺2对运载体的转动角速率进行测量，三轴微机械加速度计1和三轴微机械速率陀螺2检测的信号通过A/D转换模块3转换为数字信息，数字信息经数字滤波模块4滤波后，由误差补偿模块5、姿态解算模块6和Kalman滤波模块7进行对三轴微机械加速度计1和三轴微机械速率陀螺2的安装误差补偿、温度补偿、姿态矩阵计算、卡尔曼滤波处理，并依据工作模式控制8模式要求输出相应的姿态信息。其中，姿态矩阵计算包括二阶龙格-库塔法求解四元数微分方程、四元数归一化处理、四元数更新、姿态矩阵更新及姿态矩阵计算姿态角；卡尔曼滤波包括误差估计、误差补偿和数据融合。

本实用新型与其它机载、舰载、车载管理和控制系统交联方便，提高信息传输效率，具有结构简单，体积小，安装方便，重量轻，电源单一，功耗低，姿态输出为数字信号，启动时间短，可靠性高，耐冲击，环境适应性好。

上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。