[发明专利]用于微小卫星的磁强计/MEMS陀螺组合系统

权利要求书

1.一种用于微小卫星的磁强计/MEMS陀螺组合系统，其特征在于：包括用于采集载体的磁场强度信息的磁强计子系统、用于采集所述载体的三轴角速度信息和三轴角加速度信息的MEMS陀螺子系统、内部控制器子系统、用于实现所述内部控制器子系统与上位机之间通信的串口子系统和电源子系统；

所述内部控制器子系统对所述磁强计子系统和所述MEMS陀螺子系统进行实时信息采集和信息组帧，组帧后得到数据采集帧，并完成内部自守时；

当所述内部控制器子系统接收到所述上位机通过所述串口子系统发送的数据采集指令帧时，所述内部控制器子系统通过所述串口子系统返回所述数据采集帧至所述上位机；

所述电源子系统用于为所述磁强计子系统、所述MEMS陀螺子系统、所述内部控制器子系统和所述串口子系统供电；

所述内部控制器子系统包括单片机控制器，所述单片机控制器包括AD转换模块，所述磁强计子系统包括双轴磁阻式传感器、单轴磁阻式传感器、仪用运算放大器和传感器驱动电路模块；

所述单片机控制器产生置位/复位波形，所述传感器驱动电路模块将所述置位/复位波形转化为置位/复位脉冲，以控制所述双轴磁阻式传感器和所述单轴磁阻式传感器进行置位/复位切换；

所述双轴磁阻式传感器和所述单轴磁阻式传感器输出三路差分模拟信号至对应的三个所述仪用运算放大器，每一所述仪用运算放大器对相应的所述差分模拟信号进行放大后输出至所述AD转换模块；

所述AD转换模块将所述差分模拟信号转换为数字信号；

所述单片机控制器将所述数字信号根据标定公式进行磁场强度的转换，得到所述磁场强度信息，该过程包括以下步骤：

步骤一：所述单片机控制器通过所述AD转换模块在置位脉冲后采集三路电压模拟量，将电压模拟量转换为电压数字量Vset，每次采样N个点，并求取N个采样点转换后的置位电压数字量平均值

步骤二：所述单片机控制器通过所述AD转换模块在复位脉冲后采集三路电压模拟量，将电压模拟量转换为电压数字量Vreset，每次采样M个点，并求取M个采样点转换后的复位电压数字量平均值

步骤三：所述单片机控制器计算所述置位电压数字量平均值与所述复位电压数字量平均值的差值，并将所述差值带入反映电压关于磁场强度的标定公式，计算得到所述磁场强度信息。

2.根据权利要求1所述的用于微小卫星的磁强计/MEMS陀螺组合系统，其特征在于：所述单片机控制器还包括SPI通讯接口模块，所述MEMS陀螺子系统包括三轴MEMS陀螺传感器和电平转换模块；

所述三轴MEMS陀螺传感器通过所述电平转换模块与所述SPI通讯接口模块连接；

所述单片机控制器通过所述SPI通讯接口模块读取所述三轴MEMS陀螺传感器敏感的所述三轴角速度信息和所述三轴角加速度信息。

3.根据权利要求2所述的用于微小卫星的磁强计/MEMS陀螺组合系统，其特征在于：所述电源子系统包括浪涌抑制及熔断电路模块和电压转换模块；

所述浪涌抑制及熔断电路模块的输入端的输入电压为12V，所述浪涌抑制及熔断电路模块的输出端与所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块对所述输入电压进行转换，并输出数字20V电压至所述传感器驱动电路模块，输出数字5V电压分别至所述双轴磁阻式传感器、所述单轴磁阻式传感器和所述单片机控制器，输出数字3.3V电压至所述三轴MEMS陀螺传感器，输出模拟2.5V电压至所述仪用运算放大器。

4.根据权利要求1所述的用于微小卫星的磁强计/MEMS陀螺组合系统，其特征在于：所述单片机控制器通过所述SPI通讯接口模块读取所述三轴MEMS陀螺传感器敏感的所述三轴角速度信息和所述三轴角加速度信息的过程包括以下步骤：

步骤一：所述单片机控制器判断通过所述AD转换模块在置位脉冲后采集并转换三路电压模拟量Vset是否完毕，若是，则执行步骤二；

步骤二：所述单片机控制器通过所述SPI通讯接口模块发送数据采集指令至所述MEMS陀螺子系统；

步骤三：所述MEMS陀螺子系统返回角速度数据和角加速度数据至所述单片机控制器，所述单片机控制器得到所述三轴角速度信息和所述三轴角加速度信息。