[发明专利]一种高动态微惯性导航系统

说明书

一种高动态微惯性导航系统，包括MEMS惯性传感器模块、模数转换器模块、ARM处理器模块、电源管理模块，MEMS惯性传感器模块与模数转换器模块连接，模数转换器模块与ARM处理器模块连接，电源管理模块用于给MEMS惯性传感器模块、模数转换器模块、ARM处理器模块供电，MEMS惯性传感器模块用于采集加速度、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模数转换器模块，模数转换器模块用于接收模拟信号并转换为数字信号，模数转换器模块将所述数字信号输出至ARM处理器模块，ARM处理器模块采集数字信号并进行导航解算。本系统通过对MEMS加速度计、陀螺仪和磁强计的集成设计，能够在高动态环境下对载体的姿态、速度等各项参数进行测量。

技术领域

本发明属于导航控制领域，特别涉及一种高动态微惯性导航系统。

背景技术

微惯导系统是基于微机电系统(MEMS)传感器技术的惯性导航系统，其可以不借助外部信息，通过惯性传感器测量数据来获取载体导航信息，是一种能够适应各种工作环境、抗干扰能力强的自主式导航系统。而目前国内MEMS惯性器件生产水平还不够高，基于MEMS惯性传感器的微惯导系统，尤其是运用于高动态环境下的惯导系统与国外先进水平相比仍有较大差距。针对如制导炮弹所需的高动态应用环境下的惯导系统精度低、测量的姿态信息不全等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高动态微惯性导航系统，以实现小体积、低成本、在高动态环境下全姿态测量。

实现本发明专利目的的技术解决方案为：

一种高动态微惯性导航系统，包括MEMS惯性传感器模块、模数转换器模块、ARM处理器模块、电源管理模块，

MEMS惯性传感器模块与模数转换器模块连接，所述模数转换器模块与ARM处理器模块连接，所述电源管理模块用于给MEMS惯性传感器模块、模数转换器模块、ARM处理器模块供电，

所述MEMS惯性传感器模块用于采集加速度、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，所述模数转换器模块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将所述数字信号输出至ARM处理器模块，所述ARM处理器模块采集所述数字信号并进行导航解算。

进一步地，MEMS惯性传感器模块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。

进一步地，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。

进一步地，所述ARM处理器模块包括STM32H743VIT6芯片、FRAM电路、外部晶振电路、RS-422通信接口电路和数字温度计电路，所述FRAM电路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用于惯性传感器的温度补偿。

进一步地，电源管理模块包括DC-DC稳压器电路、LDO稳压器电路以及串联电压基准电路。