[发明专利]一种高动态微惯性导航系统

权利要求书

1.一种高动态微惯性导航系统，其特征在于：包括MEMS惯性传感器模块(2)、模数转换器模块(3)、ARM处理器模块(1)、电源管理模块(4)，

MEMS惯性传感器模块(2)与模数转换器模块(3)连接，所述模数转换器模块(3)与ARM处理器模块(1)连接，所述电源管理模块(4)用于给MEMS惯性传感器模块(2)、模数转换器模块(3)、ARM处理器模块(1)供电，

所述MEMS惯性传感器模块(2)用于采集加速度、角速度和地磁场信息并将加速度、角速度和地磁场信息以模拟信号形式输出至所述模数转换器模块(3)，所述模数转换器模块(3)用于接收所述模拟信号并转换为数字信号，所述模数转换器模块(3)将所述数字信号输出至ARM处理器模块(1)，所述ARM处理器模块(1)对所述数字信号进行采集并进行导航解算。

2.根据权利要求1所述的高动态微惯性导航系统，其特征在于：MEMS惯性传感器模块(2)包括一个三轴加速度计、一个大量程单轴加速度计、三个单轴陀螺仪、一个三轴磁强计，MEMS惯性传感器模块(2)输出的模拟信号通过24位高精度同步采样ADC进行采集并转换，所述大量程单轴加速度计的量程为±100g，三个单轴陀螺仪中有两个量程为±450°/s，一个量程为±50000°/s。

3.根据权利要求2所述的高动态微惯性导航系统，其特征在于：三轴磁强计的电路包括复位/置位电路和运放电路，复位/置位电路包括MOSFET芯片DNC7001，通过ARM处理器模块(1)输入脉冲信号控制复位和置位功能，在复位/置位电路输出端连接电容来获得瞬间高电压，从而实现磁强计的复位和置位功能；运放电路包括三个运算放大器INA819，将三轴磁强计的差分信号作为三个运算放大器INA819的输入，三个运算放大器INA819的输出端连接到ADC输入通道。

4.根据权利要求3所述的高动态微惯性导航系统，其特征在于：所述ARM处理器模块(1)包括STM32H743VIT6芯片、FRAM电路(5)、外部晶振电路、RS-422通信接口电路和数字温度计电路(6)，所述FRAM电路(5)用于存储标定参数与导航初值，所述外部晶振电路用于为处理器STM32H743VIT6芯片提供外部时钟频率，所述RS-422通信接口电路用于实现STM32H743VIT6芯片与外部设备进行信息交互，所述数字温度计电路(6)用于惯性传感器的温度补偿。

5.根据权利要求4所述的高动态微惯性导航系统，其特征在于：电源管理模块(4)包括DC-DC稳压器电路、LDO稳压器电路以及串联电压基准电路。

6.根据权利要求5所述的高动态微惯性导航系统，其特征在于：所述DC-DC稳压器电路包括一个DC-DC稳压器TPS63070，通过接插件引入+5V电压作为输入，升压至+8V作为LDO稳压器电路以及串联电压基准电路的输入；LDO稳压器电路包括五个LDO稳压器芯片，所述五个LDO稳压器芯片的型号包括TPS7A4533、TPS709、LP2988、TPS7A2650，串联电压基准电路包括两个电压基准芯片REF3450和REF3425，REF3450和REF3425以+8V电压作为输入，REF3450输出+5V电压作为陀螺仪参考电压，REF3425输出+2.5V电压作为运算放大器INA819的参考电压。

7.根据权利要求6所述的高动态微惯性导航系统，其特征在于：所述TPS7A4533、LP2988、TPS7A2650的数量分别为一个，所述TPS709的数量为两个，接插件引入的+5V电压作为TPS7A4533的输入，DC-DC稳压器输出的+8V电压作为TPS709、LP2988、TPS7A2650的输入，TPS7A4533输出+3.3V为STM32H743VIT6芯片、三轴加速度计、数字温度计、FRAM、有源晶振提供电压源以及作为RS-422接收器芯片参考电压，同时也用于ADC的数字电压输入，两个TPS709分别输出+5V和+6V电压作为三个单轴陀螺仪的电压源，其中+5V电压作为X轴陀螺仪的电压源，+6V电压作为Y轴和Z轴陀螺仪的电压源，TPS7A2650输出+5V电压作为RS-422接收器芯片的电压源，LP2988输出+5V电压作为三轴磁强计电路、ADC以及大量程单轴加速度计的电压源。