一种微惯性测量单元和惯性测量单元检测设备的制作方法

本实用新型涉及惯性测量单元技术领域，尤指一种微惯性测量单元和惯性测量单元检测设备。

背景技术：

随着测量技术的发展，终端设备运动的角速度和加速度可以通过在该终端设备中配置现有的惯性测量单元进行测量。

目前终端设备的角速度和加速度的测量方式，主要采用的高精度惯性器件的测量方法，即是通过在终端设备中配置激光陀螺仪和石英加速度计，框架陀螺仪和加速度计等高精度惯性器件进行定位测量。上述高精度的惯性器件的惯性测量单元通常存在一些的缺点，例如体积偏大，会影响待测量终端设备的便携性，并且高精度的惯性器件的惯性测量单元的成本偏高，不利于实现低成本化要求；另外，其他体积偏小的惯性测量单元，由于测量精度普遍偏低，很难满足测量需求。

综上所述，现有技术中的惯性测量单元难以在保证测量精度要求的基础上，同时兼顾体积小和成本低等要求，因此，不利于大规模的生产和使用。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种微惯性测量单元和惯性测量单元检测设备，以解决现有技术中的惯性测量单元难以在保证测量精度要求的基础上，同时兼顾体积小和成本低等要求的问题。

本实用新型提供一种微惯性测量单元，包括：壳体和设置在所述壳体内的陀螺芯片组件、加速度计芯片组件、传感器板组件及控制板，所述陀螺芯片组件包括X轴陀螺芯片、Y轴陀螺芯片和Z轴陀螺芯片，所述加速度计芯片组件包括X轴加速度计芯片、Y轴加速度计芯片和Z轴加速度计芯片，所述传感器板组件包括X轴传感器板、Y轴传感器板和Z轴传感器板，所述控制板上安装有第一处理器；

其中，所述X轴传感器板、所述Y轴传感器板和所述Z轴传感器板分别与所述控制板相连接；

所述X轴陀螺芯片和所述X轴加速度计芯片安装于所述X轴传感器板上，所述Y轴陀螺芯片和所述Y轴加速度计芯片安装于所述Y轴传感器板上，所述Z轴陀螺芯片和所述Z轴加速度计芯片安装于所述Z轴传感器板上；

所述X轴传感器板、所述Y轴传感器板和所述Z轴传感器板为两两垂直设置，并且所述X轴传感器板和所述Y轴传感器板分别与所述控制板垂直设置，所述Z轴传感器板与所述控制板平行设置。

可选地，如上所述的微惯性测量单元中，所述控制板上安装的所述第一处理器分别与所述X轴陀螺芯片和所述X轴加速度计芯片、所述Y轴陀螺芯片和所述Y轴加速度计芯片、所述Z轴陀螺芯片和所述Z轴加速度计芯片相连接；

其中，所述X轴陀螺芯片和所述X轴加速度计芯片、所述Y轴陀螺芯片和所述Y轴加速度计芯片、所述Z轴陀螺芯片和所述Z轴加速度计芯片分别用于测量所述微惯性测量单元的数据信息，并向所述第一处理器传输本陀螺芯片和加速度计芯片测量的数据信息；

所述第一处理器，用于接收所述X轴陀螺芯片和所述X轴加速度计芯片、所述Y轴陀螺芯片和所述Y轴加速度计芯片、所述Z轴陀螺芯片和所述Z轴加速度计芯片传输的数据信息，并根据补偿参数，对从每个陀螺芯片和每个加速度计芯片接收到的数据信息进行补偿处理。

可选地，如上所述的微惯性测量单元中，所述X轴陀螺芯片和所述X轴加速度计芯片、所述Y轴陀螺芯片和所述Y轴加速度计芯片、所述Z轴陀螺芯片和所述Z轴加速度计芯片为微机械芯片；其中，所述X轴陀螺芯片、所述Y轴陀螺芯片和所述Z轴陀螺芯片是型号为MGZ310HC或MGZ2046HC的陀螺芯片，所述X轴加速度计芯片、所述Y轴加速度计芯片和所述Z轴加速度计芯片是型号为MAZ527HC的加速度计芯片。

可选地，如上所述的微惯性测量单元中，所述壳体包括：外壳、底盖和电连接器；

其中，所述X轴传感器板安装于所述外壳内的一个侧壁，所述Y轴传感器板安装于所述外壳内与所述X轴传感器板相邻的侧壁，所述Z轴传感器板安装于所述外壳内的顶部，所述控制板安装于所述外壳内的底部；

所述底盖安装于所述外壳的底部，将每个传感器板和所述控制板封装于所述底盖和所述外壳形成的封闭空间内；

所述电连接器安装于所述外壳的插口处，所述控制板上安装的电气器件的接口与所述电连接器上相应的接口电连接。

可选地，如上所述的微惯性测量单元中，所述控制板上还安装有电源，所述电源分别与每个传感器板和所述第一处理器相连接；

所述电源，用于向每个传感器板和所述第一处理器供电。

可选地，如上所述的微惯性测量单元中，所述控制板上还安装有数据输入芯片和数据输出芯片；

其中，所述数据输入芯片，用于将外部设备发送的补偿参数传输给所述第一处理器；

所述数据输出芯片，用于将所述第一处理器进行补偿处理后得到的数据信息传输给所述外部设备。

可选地，如上所述的微惯性测量单元中，所述第一处理器还与外部设备相连接；

所述第一处理器，还用于接收所述外部设备发送的命令，并与所述外部设备进行通信。

可选地，如上所述的微惯性测量单元中，所述控制板上还安装有存储器，所述存储器与所述第一处理器相连接；

所述存储器，用于存储所述微惯性测量单元的产品数据信息和所述第一处理器从外部设备接收的补偿参数；

所述第一处理器，还用于从所述存储器中读取所述补偿参数。

本实用新型提供一种惯性测量单元检测设备，包括：第二处理器，所述第二处理器与上述任一项所述的微惯性测量单元中的第一处理器相连接；

其中，所述第二处理器，用于与所述微惯性测量单元的所述第一处理器进行通信，获取每个陀螺芯片和每个加速度计芯片传输的数据信息；

所述第二处理器，还用于对所获取的数据信息进行分析，生成对所述微惯性测量单元进行误差补偿的补偿参数；

所述第二处理器，还用于将所述补偿参数传输给所述微惯性测量单元的所述第一处理器。

可选地，如上所述的惯性测量单元检测设备中，所述微惯性测量单元的工作模式包括初始化模式、正常工作模式和服务模式；

所述第二处理器，还用于向所述第一处理器发送命令，以对所述微惯性测量单元的工作模式进行配置，使得所述微惯性测量单元在不同的工作模式下执行相应的操作。

本实用新型提供的微惯性测量单元和惯性测量单元检测设备，通过采用三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片构成微惯性测量单元的敏感器件，该三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片分别安装于对应的三轴传感器板上，该三轴传感器板分别与控制板相连接，并且三个传感器板为两两垂直设置，使得三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片同样为两两垂直的位置关系，其中一个陀螺芯片和一个加速度计芯片与控制板平行；本实用新型实施例通过上述微惯性测量单元的电气器件组成和安装结构，不仅可以得到高精度的角速度和加速度测量数据，并且由于该微惯性测量单元的元器件较为简单，安装结构紧凑并且便于生产，有利于得到小体积和低成本的微惯性测量单元，从而解决了现有技术中的惯性测量单元难以在保证测量精度要求的基础上，同时兼顾体积小和成本低等要求的问题。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种微惯性测量单元的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种微惯性测量单元的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种微惯性测量单元的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种微惯性测量单元的电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种微惯性测量单元的电路结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种惯性测量单元检测设备的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的微惯性测量单元的一种工作流程示意图；

图8本实用新型实施例提供的微惯性测量单元的一种补偿处理的流程示意图；

图9为实用新型实施例提供的微惯性测量单元的工作模式的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明，本实用新型以下各实施例中的微惯性测量单元为三轴微机械惯性测量单元，该微惯性测量单元可以实现对载体实时角速度和加速度的高精度测量，并且满足体积较小的需求，可广泛适用于兵器、航空航天、汽车电子、机器人等领域的平台稳定、光电吊舱、无人机、布洒器、导引头等应用方向的导航、制导与控制设备。本实用新型提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本实用新型实施例提供的一种微惯性测量单元的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供的微惯性测量单元10包括：陀螺芯片和加速度计芯片组件130、传感器板组件110和控制板120和壳体140(图1中未示出壳体140)。

在本实用新型实施例中，该陀螺芯片和加速度计芯片组件130包括X轴陀螺芯片131和X轴加速度计芯片134、Y轴陀螺芯片132和Y轴加速度计芯片135、Z轴陀螺芯片133和Z轴加速度计芯片136，该传感器板组件110包括X轴传感器板111、Y轴传感器板112和Z轴传感器板113，该控制板120上安装有第一处理器121(由于图1中的第一处理器121位于控制板120的内侧，因此，图1中并未清楚示出该第一处理器121，第一处理器121的安装位置可以参考以下图3所示的结构)，并且X轴传感器板111、Y轴传感器板112和Z轴传感器板113分别与控制板120相连接。需要说明的是，图1的结构为了示出微惯性测量单元10内部各个组件的位置关系和安装结构，并未示出X轴传感器板111、Y轴传感器板112和Z轴传感器板113与该控制板120的连接关系，该连接关系可以参照以下图2所述的电路结构。

本实用新型实施例在实际应用中，微惯性测量单元10的安装结构可以为：X轴陀螺芯片131和X轴加速度计芯片134安装于X轴传感器板111上，Y轴陀螺芯片132和Y轴加速度计芯片135安装于Y轴传感器板112上，Z轴陀螺芯片133和Z轴加速度计芯片136安装于Z轴传感器板上113上；另外，X轴传感器板111、Y轴传感器板112和Z轴传感器板113为两两垂直设置，并且X轴传感器板111和Y轴传感器板112分别与控制板120垂直设置，Z轴传感器板113与控制板120平行设置；并且，X轴传感器板111、Y轴传感器板112、Z轴传感器板113和控制板120均安装在壳体140的内部，即壳体140可以将陀螺芯片和加速度计芯片组件130、传感器板组件110和控制板120封装于该壳体140的腔体内部(该结构特征可以参照图3)。

通过图3所示立体结构可以看出，本实用新型实施例提供的微惯性测量单元10的结构有利于减小惯性测量单元的体积。上述已经说明每个传感器板分别与控制板120相连接，由于每个传感器板和控制板120均为PCB板，该PCB板上设置有导线，可以通过配置PCB板上的导线，使得每个陀螺芯片和加速度计芯片分别与控制板120上的第一处理器121相连接。在实际应用中，为了有效的节省空间，将X轴传感器板111、Y轴传感器板112、Z轴传感器板113和控制板120的连接进行了区分，其中，X轴传感器板111通过导线与控制板120相连接；Y轴传感器板112和Z轴传感器板113通过柔性电缆(即软导线)与控制板120相连接，这样既保证了电路的稳定性，又保证了装配过程的可实施性。

在实际应用中，X轴陀螺芯片131和X轴加速度计芯片134、Y轴陀螺芯片132和Y轴加速度计芯片135、Z轴陀螺芯片133和Z轴加速度计芯片136可以为微电子机械系统(Micro Electro Mechanical systems，简称为：MEMS)芯片，又称为：微机械陀螺芯片和微机械加速度计芯片，例如可以采用芯动联科的微机械陀螺芯片和微机械加速度计芯片，该微机械陀螺芯片和加速度计芯片通常应用于高精度的角速度和加速度的测量中，上述六块微机械陀螺芯片和微机械加速度计芯片分别与控制板120上配置的第一处理器121相连接，该控制板120例如可以使用进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine，简称为：ARM)控制板120。

在本实用新型实施例中，由于微惯性测量单元10的敏感器件为三轴微机械陀螺芯片和三轴微机械加速度计芯片，由三轴微机械陀螺芯片和三轴微机械加速度计芯片构成的微惯性测量单元10的误差主要包括：零偏、标度因数误差、非线性误差和安装误差等。需要说明的是，由于惯性器件尺寸结构、材料的弹性模量以及检测电路中电子器件的性能都会随温度的改变而变化，微惯性测量单元10的零位输出与标度因子会随环境温度而变化，使得微惯性测量单元10的精度降低，工作预热时间增长，因此，需要对微惯性测量单元10的零偏、标度因数进行补偿，从而可以获得高精度的微惯性测量单元10。另外，由于本实用新型实施例提供的微惯性测量单元10的元器件较为简单，便于生成，三轴传感器板与控制板120的组合方式可以尽量减少微惯性测量单元10的空间体积，因此，可以得到小体积和低成本的微惯性测量单元10。

本实用新型实施例提供的微惯性测量单元，通过采用三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片构成微惯性测量单元的敏感器件，该三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片分别安装于对应的三轴传感器板上，该三轴传感器板分别与控制板相连接，并且三个传感器板为两两垂直设置，使得三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片同样为两两垂直的位置关系，其中一个陀螺芯片和加速度计芯片与控制板平行；本实用新型实施例通过上述微惯性测量单元的电气器件组成和安装结构，不仅可以得到高精度的角速度和加速度测量数据，并且由于该微惯性测量单元的元器件较为简单，安装结构紧凑并且便于生产，有利于得到小体积和低成本的微惯性测量单元，从而解决了现有技术中的微惯性测量单元难以在保证测量精度要求的基础上，同时兼顾体积小和成本低等要求的问题。

可选地，图2为本实用新型实施例提供的一种微惯性测量单元的电路结构示意图。如图2所示，上述已经说明X轴传感器板111、Y轴传感器板112和Z轴传感器板113分别与控制板120相连接，通过各PCB板上的导线和软导线可以得到本实用新型实施例中各个芯片之间的连接关系为：X轴陀螺芯片131和X轴加速度计芯片134、Y轴陀螺芯片132和Y轴加速度计芯片135、Z轴陀螺芯片133和Z轴加速度计芯片136，分别与第一处理器121电连接，即可以向第一处理器121传输数据信息。图2所示示意图通过微惯性测量单元10的实际电路组成说明该微惯性测量单元10的工作原理。

本实用新型实施例中的X轴陀螺芯片131和X轴加速度计芯片134、Y轴陀螺芯片132和Y轴加速度计芯片135、Z轴陀螺芯片133和Z轴加速度计芯片136，分别用于测量微惯性测量单元10的数据信息，并向第一处理器121传输本陀螺芯片和加速度计芯片测量的数据信息；其中，该数据信息包括以下一项或多项：角速度值、加速度值和传感器温度数据信息。在实际应用中，本实用新型实施例的微惯性测量单元10中包括的三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片，即上述X轴陀螺芯片131和X轴加速度计芯片134、Y轴陀螺芯片132和Y轴加速度计芯片135、Z轴陀螺芯片133和Z轴加速度计芯片136，该三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片分别用于测量微惯性测量单元10在不同轴向上的运动状态，还可以测量本陀螺芯片和加速度计芯片的温度数据信息，并将其测得的数据信息发送给第一处理器121，上述三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片可以按照用户的需求以一定频率输出满足精度指标要求的三维角速度值和加速度值。

第一处理器121，用于接收X轴陀螺芯片131和X轴加速度计芯片134、Y轴陀螺芯片132和Y轴加速度计芯片135、Z轴陀螺芯片133和Z轴加速度计芯片136分别向该第一处理器121传输的数据信息，并根据补偿参数，对从每个陀螺芯片和每个加速度计芯片接收到的数据信息进行补偿处理；其中，上述补偿参数包括以下一项或多项：陀螺和加速度计的零偏的温度补偿参数、陀螺和加速度计的标度的温度补偿参数、陀螺和加速度计的非线性补偿参数和陀螺和加速度计的安装误差补偿参数。

本实用新型实施例在实际应用中，X轴陀螺芯片131、Y轴陀螺芯片132和Z轴陀螺芯片133可以选用型号为MGZ310HC或MGZ2046HC的微机械陀螺芯片；X轴加速度计芯片134、Y轴加速度计芯片135和Z轴加速度计芯片136可以选用型号为MAZ527HC的微机械加速度计芯片；第一处理器121可以选用型号为STM32F405的处理器芯片。

可选地，图3为本实用新型实施例提供的另一种微惯性测量单元的结构示意图。如图3所示，在图1所示微惯性测量单元10的结构基础上，本实施例提供的微惯性测量单元10的壳体140可以包括：外壳141、底盖142和电连接器143。

其中，X轴传感器板111安装于外壳141内的一个侧壁，Y轴传感器板112安装于外壳141内与X轴传感器板111相邻的侧壁，Z轴传感器板113安装于外壳141内的顶部，控制板120安装于外壳141内的底部；另外，底盖142安装于外壳141的底部，该底盖142位于控制板120的下方。上述安装结构可以将传感器板组件110和控制板120封装于底盖142和外壳141形成的封闭空间内，即将每个传感器板和控制板120封装于底盖142和外壳141形成的封闭空间内；电连接器143安装于外壳141的插口处，控制板120上安装的电气器件的接口与电连接器143上相应的接口电连接，也就是说，第一处理器121的各个接口与电连接器143上相应的接口电连接。

在本实用新型实施例中，X轴传感器板111、Y轴传感器板112和Z轴传感器板113与外壳141的安装方式均可以为：在每个传感器板的四个边角采用螺钉安装在外壳141上，控制板120与底盖142的安装方式同样可以为：在控制板120的四个边角采用螺钉安装在底盖142上，上述X轴传感器板111、Y轴传感器板112和Z轴传感器板113和控制板120都可以为印制电路板(Printed Circuit Board，简称为：PCB)，PCB板与外壳141，以及PCB板与底盖142之间的安装方式，都可以通过螺钉固定。上述安装方式，在将外壳141与底盖142安装后，每个传感器板和控制板120都被封闭在外壳141和底盖142形成的密闭空间内，另外，外壳141上还设置有一插口，该插口处用于安装电连接器143，可以通过定制的插座螺钉将电连接器143安装于外壳141的插口处，达到将电连接器143固定在外壳141侧板上的同时，还对电连接器143留有固定加固的螺纹孔，该电连接器143上有多个接口，可以作为控制板120上的电气器件的输入输出接口、地线等。在实际应用中，外壳141和底盖142的安装，可以使用导电橡胶条起到屏蔽密封的作用，外壳141的安装方式可以是三点定位，三个安装孔都有高精度的安装面，而在电连接器143下方有高精度的竖直面的基准面，有利于提高微惯性测量单元10的安装精度。

在实际安装过程中，每个陀螺芯片和加速度计芯片与对应的传感器板的安装方式，可以为：将每个陀螺芯片和加速度计芯片焊接在相应地传感器板上，随后，将三个传感器板进行正交安装，并且需要保证装配有陀螺芯片和加速度计芯片的三个传感器板相互垂直度不大于0.01毫米(mm)，并分别将三个传感器板布置在外壳141内腔的左壁、后壁和顶部(该位置仅是示意性说明，只要是满足安装需求的其它位置也是可以实施的)，控制板120安装于外壳141内的底部，具体位于底盖142的上部，在外壳141的一个侧板上安装有电连接器143，控制板120上的各个电气器件的接口与该电连接器143上相应的接口电连接，即控制板120上的各个电气器件可以通过与该电连接器143连接的接口与外部设备进行数据交互，该电连接器143例如可以采用型号为J30J-15ZK的电连接器143。

可选地，图4为本实用新型实施例提供的另一种微惯性测量单元的电路结构示意图。在上述图2所示电路结构的基础上，本实用新型实施例提供的微惯性测量单元10中，控制板120上还安装有电源122，该电源122分别与每个传感器板和第一处理器121相连接，通过上述连接方式可以看出，该电源122，用于向每个传感器板和第一处理器121供电，由电源122和每个传感器板的连接方式可知，电源122与每个传感器板上的陀螺芯片和加速度计芯片电连接，并且在向每个传感器板供电的同时，向每个陀螺芯片和每个加速度计芯片供电。在实际应用中，电源122例如可以采用直流电源-直流电源(DC-DC)转换器和低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，简称为：LDO)的电路设计，每个陀螺芯片和加速度计芯片例如采用+5伏(V)电源供电，第一处理器121例如采用+3.3V电源供电。本实用新型实施例采用的电源122的类型，可以有效保证对第一处理器121和每个陀螺芯片和加速度计芯片的供电。

可选地，在本实用新型实施例中，控制板120上还可以安装有数据输入芯片123和数据输出芯片124；其中，该数据输入芯片123，用于将外部设备发送的补偿参数传输给第一处理器121；该数据输出芯片124，用于将第一处理器121进行补偿处理后得到的数据信息传输给外部设备。在实际应用中，数据输入芯片123和数据输出芯片124可以采用具有平衡电压数字接口电路的电气特性的芯片，例如上述数据输入芯片123和数据输出芯片124可以采用型号为RS422的芯片，该RS422芯片定义了接口电路的特性，可以支持点对点的双向通信，第一处理器121可以通过RS422芯片与外部设备进行数据交换。

本实用新型实施例提供的微惯性测量单元10的工作原理为：微惯性测量单元10上电后，进行故障检测及初始化模式，检测系统的各个器件正常工作后，实时接收每个陀螺芯片和加速度计芯片的原始脉冲数据，包括每个陀螺芯片测量的角速度和温度值，每个加速度计芯片测量的加速度和温度值，然后对测得的数据进行计算和补偿处理得到载体敏感的角速度和加速度，最后通过RS422芯片发送给外部设备。

可选地，在本实用新型实施例中，第一处理器121中可以设置有下位机模块，并且该第一处理器121还与外部设备相连接，该第一处理器121的下位机模块，用于接收外部设备发送的命令，并且在微惯性测量单元10运动时进行数据采集、数据处理，还可以与外部设备进行通信。该下位机模块配置于第一处理器121内部，用于执行数据采集和处理功能的模块，该下位机模块还可以与外部设备进行数据交互。

可选地，在本实用新型实施例中，控制板120上还配置有存储器125，该存储器125与第一处理器121相连接；该存储器125，用于存储微惯性测量单元10的产品数据信息和第一处理器121从外部设备接收的补偿参数，该产品数据信息例如包括微惯性测量单元10的产品批次号，软件和硬件的编号等；相应地，该第一处理器121，还用于从存储器125中读取该补偿参数，本实施例中的存储器125例如为型号为AT24C128的电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only，简称为：EEPROM)。如图4可以看出，第一处理器121和存储器125之间可以进行数据交互。

需要说明的是，在实际应用中，控制板120上的电源122、数据输入芯片123、数据输出芯片124和存储器125分别第一处理器121相连接，连接方式可以为通过控制板120上的导线连接；电源122与每个陀螺芯片和加速度计芯片的连接方式，例如可以为通过导线或柔性电缆连接。

上述实施例中已经说明连接器143可以为型号为J30J-15ZK的电连接器143，该J30J-15ZK电连接器143具有15个接口管脚，其接口管脚说明如下表1所示：

表1 J30J-15ZK连接器143的接口管脚说明

如图5所示，为本实用新型实施例提供的又一种微惯性测量单元10的电路结构示意图。在上述图4所示电路结构的基础上，图5中示出了该J30J-15ZK电连接器143的各管脚与控制板120中各个电气器件的连接方式，其中，“Tx+”和“Tx-”与数据输出芯片124的两个输出端口相连接，“Rx+”和“Rx-”与数据输入芯片123的两个输入端口相连接，“ExtTrig”和“NRST”与第一处理器121的端口相连接，“+5V”和“GND”与电源122的端口相连接。另外，每个轴上的陀螺芯片和加速度计芯片与第一处理器121可以是通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，简称为：SPI)多路片选相连接，即每个陀螺芯片和加速度计芯片通过SPI接口向第一处理器121发送数据信息。

本实用新型上述实施例提供的微惯性测量单元10，由于用于测量角速度和加速度的敏感元件可以采用微机械陀螺芯片和微机械加速度计芯片，通过微机械陀螺芯片测量载体的角速度，通过微机械加速度计芯片测量载体的加速度，并采用高精度微机械惯性测量单元结合误差补偿技术，使本实用新型实施例提供的微惯性测量单元10可以达到高精度的角速度和加速度的测量要求。另外，通过合理的机械设计优化结构，使本实用新型实施例提供的微惯性测量单元10的体积相对于同等精度水平的微惯性测量单元的体积大大减小，有利于提高市场竞争力。

图6为本实用新型实施例提供的一种惯性测量单元检测设备的结构示意图。本实用新型实施例提供的惯性测量单元检测设备20用于对上述图1到图5中任一实施例所示的微惯性测量单元10进行误差补偿，本实用新型实施例提供的惯性测量单元检测设备20可以包括：第二处理器210，该第二处理器210与上述图1到图5任意实施例所示的微惯性测量单元10中的第一处理器121相连接，也就是说，惯性测量单元检测设备20的第二处理器210可以与微惯性测量单元10的第一处理器121通过传输链路进行数据交互；并且该第二处理器210中可以设置有误差补偿模块211和上位机模块212。

其中，该第二处理器210，用于与微惯性测量单元10的第一处理器121进行通信，获取每个陀螺芯片和加速度计芯片传输的数据信息；该操作可以是第二处理器210中的上位机模块212执行的。

该第二处理器210，还用于对所获取的数据信息进行分析，生成补偿参数，该补偿参数包括以下一项或多项：陀螺和加速度计的零偏的温度补偿参数、陀螺和加速度计的标度的温度补偿参数、陀螺和加速度计的非线性补偿参数、陀螺和加速度计的安装误差补偿参数；该操作可以是第二处理器210中的误差补偿模块211执行的。

该第二处理器210，还用于将补偿参数传输给微惯性测量单元10的第一处理器121；该操作可以是第二处理器210中的上位机模块212执行的。

本实用新型实施例提供的惯性测量单元检测设备20，其中第二处理器210与上述实施例中的微惯性测量单元10中的第一处理器121的连接，在实际应用中，可以是通过微惯性测量单元10的数据输入芯片123和数据输出芯片124进行连接，以进行数据交互。

微惯性测量单元10在生产制作的过程中，由于各种因素会造成每个产品的都存在一定的误差，对于微惯性测量单元10来说，零偏误差和标度因数误差对传感器的输出带来的影响是最大的，由于制作工艺的原因，微惯性测量单元10中的三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片可能并非安全正交而会产生轴间非正交误差，同时三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片在安装的过程中也会带来安装角误差，上述轴间非正交误差和安装角误差的效果相似，可以统称为完整误差。因此，在微惯性测量单元10生产后，需要对每个产品微惯性测量单元10的数据信息进行测量和分析，以对每个微惯性测量单元10进行误差补偿，从而使得每个微惯性测量单元10在应用到终端设备中时，可以具有较高的测量精度。

在本实用新型实施中，可以通过上位机模块212与微惯性测量单元10中的第一处理器121进行数据交互，具体可以与第一处理器121中的下位机模块进行数据交互，以获取三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片测得的数据信息；随后，由误差补偿模块211对该数据信息进行分析，生成补偿参数，该补偿参数用于对三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片测量的数据信息(即原始数据)进行补偿，从而得到更精确的数据信息(即补偿后的数据信息)。在实际应用中，惯性测量单元检测设备20可以通过上位机模块212将补偿参数写入到微惯性测量单元10的存储器125中，第一处理器121在接收到三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片发送的原始数据时，从存储器125中读取该补偿参数，并根据该补偿参数对其接收的原始数据进行补偿处理，以得到补偿后生成的补偿数据信息，该补偿数据信息可以存储在第一处理器121的寄存器中。

图7为本实用新型实施例提供的微惯性测量单元的一种工作流程示意图。通过图6所示惯性测量单元检测设备向微惯性测量单元10中传输补偿参数后，微惯性测量单元10在工作过程中可以通过该误差参数对自身测量的数据信息进行补偿，如图7所示流程，可以包括如下步骤：

S101，微惯性测量单元系统初始化；

S102，微惯性测量单元检测开机是否正常；若否，则执行S103，随后，继续执行S101；若是，则执行S104；

S103，输出错误信息；

S104，微惯性测量单元进行数据采集，得到原始数据；

S105，微惯性测量单元根据已配置的补偿参数对原始数据进行补偿处理，得到补偿数据；

S106，微惯性测量单元将补偿数据发送给外部设备；随后，继续执行S104。

可选地，微惯性测量单元对原始数据进行补偿处理的方法如图8所示，为本实用新型实施例提供的微惯性测量单元的一种补偿处理的流程示意图，补偿处理可以包括如下步骤：

S201，微惯性测量单元上电后，通过三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片的测量，得到原始数据；

S202，读取存储器存储的参数，并计算出该微惯性测量单元的补偿参数；

S203，对原始数据进行陀螺和加速度计的零偏的温度补偿；

S204，对原始数据进行陀螺和加速度计的标度的温度补偿和非线性补偿；

S205，对上述补偿的结果进行安装误差补偿。

需要说明的是，本实用新型实施例的S201中三轴陀螺芯片和三轴加速度计芯片测量得到的原始数据可以包括多个，S202中计算出的补偿参数可以是针对每个原始数据的补偿参数，在S203～S205中进行补偿处理时，同样需要分别对每个原始数据进行补偿处理。

可选地，在本实用新型实施例中，该微惯性测量单元10的工作模式可以包括：初始化模式、正常工作模式和服务模式；第二处理器210，还用于向第一处理器121发送命令，以对微惯性测量单元10的工作模式进行配置，该操作可以是第二处理器210中的上位机模块212执行的，从而使得该微惯性测量单元10在不同的工作模式下执行相应的操作。以下简要说明不同工作模式执行的各项操作：

初始化模式：微惯性测量单元10上电后，首先进行初始化设置，然后对该惯性测量单元进行功能性自检；

正常工作模式：微惯性测量单元10进行数据采集、数据处理；

服务模式：微惯性测量单元10进入服务模式后，可以进行参数的配置，如输出量、采样率、带宽等。

在本实用新型实施例中，第二处理器210与微惯性测量单元10中的第一处理器121的连接，还可以是通过连接器133的管脚“ExtTrig”进行连接，即第二处理器210可以直接向第一处理器121发送命令，以对微惯性测量单元10的上述几种工作模式进行配置，即微惯性测量单元10的几种工作模式可以相互转变，如图9所示，为实用新型实施例提供的微惯性测量单元的工作模式的示意图，本实用新型实施例提供的微惯性测量单元10的工作模式的转变过程可以参照图9所示，例如，上电后为初始化模式，初始化成功后会转变为正常工作模式，正常工作模式可以通过复位转换为初始化模式，该正常工作模式与服务模式之间可以相互转换，服务模式可以通过复位或退出服务模式转换为初始化模式。从而实现在不同工作模式下执行相应的操作，以满足微惯性测量单元10运行的需求。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。