一种具有供电优化的微型惯性测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种惯性检测系统，尤其涉及一种具有供电优化的微型惯性测量系统，属于测量控制领域。
【背景技术】
[0002]惯性测量单元(英文:Inertial measurement unit，简称IMU)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般的，一个頂U包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。在导航中用着很重要的应用价值。IMU大多用在需要进行运动控制的设备，如汽车和机器人上，也被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合，如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。随着技术的发展，更小的器件、更小的部件，在许多方面都表现出了非常独特的优势，有些航天、航空领域中出现了一大批小型化运载体，这就要求它们的惯性测量单元的体积很小、重量很轻。
[0003]随着微型制造技术和MEMS技术的发展，新一代微型MEMS陀螺仪和微型MEMS加速计迅速发展起来，为微型惯性测量单元的设计和研制提供了有力的支持。现有的微型惯性测量单元大多采用三个方向上使用同种类型的传感器，组成立方体形的结构。六块加工精度很高的金属板组成一个金属六面体作为支架，在金属六面体的六个金属面上安装陀螺仪和加速度计，加速度计安装在六面体的三个互相垂直的中间，以保证三只加速度计敏感轴两两垂直且相交于空间同一点，陀螺仪的安装保证三只陀螺仪的，敏感轴在空间两两垂直且与对应加速度计敏感轴平行，这种结构的惯性测量单元存在的缺点是，体积大、空间利用率不高、不利于微小化。还有一种结构是对方形组合的改进，相比上述的立方结构，体积有了一定的减小，但是空间的利用率还是不高。因此为了进一步更高程度的提高惯性测量单元的空间利用率，减小体积，需要从传感器的结构和原理着手，寻求最佳的解决方案。
[0004]例如申请号为“201010250948.4”的一种微型惯性测量系统，涉及捷联惯导技术。该发明从改进惯性测量装置的力学结构入手，提供一个大幅度缩小惯性测量系统体积、三向等刚度减振结构的微型惯性测量系统，克服三向刚度不等、共振激励、以及产生扭转振动等缺陷，对捷联惯导系统造成的不良影响。系统包括传感组件1.2、内减振减震器、惯性检测单元壳体1.6、下盖1.8等部件，内减振器由若干具有适当阻尼特性的内减振单元构成单元1.4组成，它们安装在惯性检测单元壳体1.6内壁S与传感组件1.2的6个平面之间，内减振单元的形变力轴相互正交，以均衡吸收并消耗来自运载体的强迫振动。
[0005]又如申请号为“201410536806.2”的一种新型微型惯性测量单元组合，包括基座，所述基座上焊接有两个梳齿式结构的加速度计(敏感轴在芯片平面内)、一个单支点扭摆式结构的加速度计(敏感轴垂直于芯片平面)、两个单支点角振动结构的陀螺(敏感轴在芯片平面内)和一个线振动结构的陀螺(敏感轴垂直于芯片平面)。采用不同结构的惯性传感器来检测加速度和角速率三个方向的分量，这样可以不用过多的考虑各传感器敏感轴的位置关系，从而可以使得结构的排列更加紧凑，空间利用率达到最大化，可以采用叠层结
构，结构紧凑，抗冲击能力强，适用于小型化和高过载场合。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的不足提供了一种具有供电优化的微型惯性测量系统。
[0007]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种具有供电优化的微型惯性测量系统，包含角速度传感器、加速度传感器、放大电路、稳压电路、微控制器模块、显示模块、数据传输模块和电源模块，所述角速度传感器和加速度传感器分别依次通过放大电路、稳压电路连接微控制器模块，所述显示模块、数据传输模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上；所述电源模块包括充电装置、电池、稳压器、比较器，所述充电装置连接电池，所述电池通过稳压器连接微控制器模块，所述电池与比较器连接；
所述稳压电路包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第一电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和放大电路的输出端，第二电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一端和稳压电源芯片的输出端，电感的另一端与第二电阻串联后分别连接微控制器模块的输入端、第二电解电容的负极，第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、稳压电路芯片的接地端、二极管的正极与地连接；
其中，角速度传感器，用于实时检测载体三个轴向角速度参数；
加速度传感器，用于实时检测载体三个轴向加速度参数；
放大电路，用于对检测的三个轴向角速度参数和三个轴向加速度参数进行放大处理，
稳压电路，用于将放大处理后的信号进行稳压处理，进而传输至微控制器模块；
微控制器模块，用于根据接收的放大整形处理后的三个轴向角速度参数和三个轴向加速度参数进而分析得出载体的移动轨迹；
显示模块，用于实时显示微控制器模块分析得出的载体的移动轨迹；
数据传输模块，用于将微控制器模块分析得出的载体的移动轨迹传输至监控中心进行远程监控；
比较器，用于用于实时将电池输出电压和设定值进行对比，进而控制充电装置的开闭。
[0008]作为本发明一种具有供电优化的微型惯性测量系统的进一步优选方案，所述加速度传感器的芯片型号为KXR94。
[0009]作为本发明一种具有供电优化的微型惯性测量系统的进一步优选方案，所述角速度传感器的芯片型号为IDG-300。
[0010]作为本发明一种具有供电优化的微型惯性测量系统的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
[0011]作为本发明一种具有供电优化的微型惯性测量系统的进一步优选方案，所述显示模块采用IXD显示屏。
[0012]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1、本发明体积小、质量轻、功耗低、成本低；2、本发明通过精确测量载体的3个轴向角速度信息和3个轴向加速度信息进而精确得
出载体的移动轨迹。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1所示，一种具有供电优化的微型惯性测量系统，其特征在于:包含角速度传感器、加速度传感器、放大电路、稳压电路、微控制器模块、显示模块、数据传输模块和电源模块，所述角速度传感器和加速度传感器分别依次通过放大电路、稳压电路连接微控制器模块，所述显示模块、数据传输模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上；所述电源模块包括充电装置、电池、稳压器、比较器，所述充电装置连接电池，所述电池通过稳压器连接微控制器模块，所述电池与比较器连接；
所述稳压电路包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第一电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和放大电路的输出端，第二电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一