一种基于数据融合的九轴姿态传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及九轴姿态传感器，特别涉及新型的基于数据融合的九轴姿态传感器。
【背景技术】
[0002]现有技术中的空间轨迹定位装置通常由姿态检测装置，包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪组成的感应芯片传感器、三轴磁场计传感器，主处理器无线发射器，电源等组成，配合计算机实现。但目前存在如下缺陷:
[0003]1)检测装置用了两个或多个传感器芯片来采集姿态信息，浪费了空间，增加了功耗，不利于电路集成；
[0004]2)通过I2C总线传输两个传感器的数据，增加了通信上的负担，数据准确性受时钟信号的影响较大；
[0005]3)对姿态检测系统而言，无论是单独使用动态性能好的陀螺仪，还是单独使用静态性能好加速度计，都不足以提供有效的信息；
[0006]4)无线发射器并不通用，而且增加了成本负担。
【实用新型内容】
[0007]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种更加精准的姿态传感，其中采用芯片少，整体体积小，节省集成空间，能够极大减少了后续系统的数据处理工作，同时非常方便对外扩展。
[0008]基于上述目的本实用新型提供的一种基于数据融合的九轴姿态传感器，包括:一个九轴MEMS传感芯片和微控制器，所述九轴MEMS传感芯片与微控制器相连，所述九轴MEMS传感芯片将检测的信号直接传递到所述微控制器。
[0009]在一些实施例中，还包括如下的特征:
[0010]所述九轴MEMS传感芯片设置有用于采集3个3轴矢量数据的装置。
[0011]在九轴MEMS传感芯片中设有3轴加速度计、3轴陀螺仪以及3轴磁场传感器，同时采集3轴加速度信号、3轴角速度信号以及3轴磁场信号。
[0012]在九轴姿态传感器的对外接口设置有4根导线。
[0013]所述导线分别连接:供电电源端口、大地、发送信号TX端口以及接收信号RX端口。
[0014]在所述九轴MEMS传感芯片、微控制器上，进行电压统一供电，电压范围为3?5V。
[0015]在所述九轴MEMS传感芯片、微控制器上，电压统一为3.3V进行供电。
[0016]所述微控制器至少为8位的微处理器。
[0017]所述九轴MEMS传感芯片为MPU9250传感芯片。
[0018]所述微控制器，是用卡尔曼滤波方法对所述的加速度计输出信号、陀螺仪输出信号进行数据融合，直接输出角度和角速度的微控制器。
[0019]本实用新型的有益效果:
[0020]1)本实用新型的基于数据融合的九轴姿态传感器，对外接口只供电电源端口、大地、发送信号TX端口以及接收信号RX端口，共4根线，非常方便对外扩展；
[0021]2)本实用新型的基于数据融合的九轴姿态传感器，九轴MEMS传感芯片和微控制器可以统一用3.3V电压供电，功耗低，而且无需电压转换电路。
[0022]3)基于数据融合的九轴姿态传感器中的芯片少，体积小，节省集成空间；
[0023]4)基于数据融合的九轴姿态传感器微控制器，是用卡尔曼滤波方法对所述的加速度计输出信号、陀螺仪输出信号进行数据融合，直接输出角度和角速度的微控制器，能够直接输出更精准的角度和角速度，而不再是不准确的角加速度和角速度，极大地减少了后续系统的数据处理工作。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型一实施例中基于数据融合的九轴姿态传感器的简单结构示意图。
[0025]图2为本实用新型一实施例中基于数据融合的九轴姿态传感器的详细结构示意图。
[0026]图3为本实用新型一种优选实施例中基于数据融合的九轴姿态传感器的结构示意图。
[0027]其中，
[0028]1-九轴MEMS传感芯片，2_微控制器，3_大地，4_供电电源端口，5_发送信号TX端口，6-接收信号RX端口。
【具体实施方式】
[0029]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0030]如图1所示，为本实用新型一实施例中基于数据融合的九轴姿态传感器的结构示意图。
[0031]本实施例中的基于数据融合的九轴姿态传感器，包括:一个九轴MEMS传感芯片1和微控制器2，所述九轴MEMS传感芯片1与微控制器2相连，所述九轴MEMS传感芯片1将检测的信号直接传递到所述微控制器2。基于数据融合的九轴姿态传感器中的芯片少，体积小，节省集成空间。
[0032]如图2所示，为本实用新型一实施例中基于数据融合的九轴姿态传感器的详细结构示意图。
[0033]基于数据融合的九轴姿态传感器，包括:一个九轴MEMS传感芯片1和微控制器2，所述九轴MEMS传感芯片1与微控制器2相连，所述九轴MEMS传感芯片1将检测的信号直接传递到所述微控制器2。在九轴姿态传感器2的对外接口设置有4根导线。所述导线分别连接:供电电源端口 4、大地3、发送信号TX端口 5以及接收信号RX端口 6。对外接口只供电电源端口、大地、发送信号TX端口以及接收信号RX端口，共4根线，非常方便对外扩展。
[0034]图3为本实用新型一种优选实施例中基于数据融合的九轴姿态传感器的结构示意图。
[0035]基于数据融合的九轴姿态传感器，包括:一个九轴MEMS传感芯片1和微控制器2，所述九轴MEMS传感芯片1与微控制器2相连，所述九轴MEMS传感芯片1将检测的信号直接传递到所述微控制器2。感器2的对外接口设置有4根导线。所述导线分别连接:供电电源端口 4、大地3、发送信号TX端口 5以及接收信号RX端口 6。在一些实施例中，所述九轴MEMS传感芯片1设置有用于采集3个3轴矢量数据的装置，在九轴MEMS传感芯片1中设有3轴加速度计、3轴陀螺仪以及3轴磁场传感器，同时采集3轴加速度信号、3轴角速度信号以及3轴磁场信号。作为优选对的实施例，微控制器2，是用卡尔曼滤波方法对所述的加速度计输出信号、陀螺仪输出信号进行数据融合，直接输出角度和角速度的微控制器，能够直接输出更精准的角度和角速度，而不再是不准确的角加速度和角速度，极大地减少了后续系统的数据处理工作。作为优选对的实施例，在所述九轴MEMS传感芯片1、微控制器2上，进行电压统一供电，电压范围为3?5V。更进一步，在所述九轴MEMS传感芯片1、微控制器2上，电压统一为3.3V进行供电，九轴MEMS传感芯片1和微控制器2可以统一用3.3V电压供电，功耗低，而且无需电压转换电路。作为一种优选的，所述九轴MEMS传感芯片为MPU9250传感芯片。通过如上的结构，九轴MEMS传感芯片1将采集到的9轴信号，直接输出给微控制器2，微控制器2对输入信号进行读取、高低位数据合并、矢量正负判断、滤波和数据融合，输出更精准的传感信号。
[0036]在一些实施例中，所述微控制器2至少为8位的微处理器，以追求更低的成本，也可采用16位或32位的处理器进行处理，对传感数据进行滤波和数据融合。本方案对加速度输出信号高8位和低8位进行数据合并，采取的方法是将次高7位(最高位为正负标志位)乘以218加到低8位上，合并成一个新的数据。也可以先把高8位的最高位取0，然后把高8位乘以256加到低8位上，然后再根据原来最高位的正负判断合成数据的正负。作为一种优选地实施方式，所述微控制器2，是用卡尔曼滤波方法对所述的加速度计输出信号、陀螺仪输出信号进行数据融合，直接输出角度和角速度的微控制器。
[0037]所属领域的普通技术人员应当理解:以上，所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，包括:一个九轴MEMS传感芯片和微控制器，所述九轴MEMS传感芯片与微控制器相连，所述九轴MEMS传感芯片将检测的信号直接传递到所述微控制器。2.根据权利要求1所述的基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，所述九轴MEMS传感芯片设置有用于采集3个3轴矢量数据的装置。3.根据权利要求1所述的基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，在九轴MEMS传感芯片中设有3轴加速度计、3轴陀螺仪以及3轴磁场传感器，同时采集3轴加速度信号、3轴角速度信号以及3轴磁场信号。4.根据权利要求1或2所述的基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，在九轴姿态传感器的对外接口设置有4根导线。5.根据权利要求4所述的基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，所述导线分别连接:供电电源端口、大地、发送信号TX端口以及接收信号RX端口。6.根据权利要求1所述的基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，在所述九轴MEMS传感芯片、微控制器上，进行电压统一供电，电压范围为3?5V。7.根据权利要求6所述的基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，在所述九轴MEMS传感芯片、微控制器上，电压统一为3.3V进行供电。8.根据权利要求1所述的基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，所述微控制器至少为8位的微处理器。9.根据权利要求1所述的基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，所述九轴MEMS传感芯片为MPU9250传感芯片。10.根据权利要求3所述的基于数据融合的九轴姿态传感器，其特征在于，所述微控制器，是用卡尔曼滤波方法对所述的加速度计输出信号、陀螺仪输出信号进行数据融合，直接输出角度和角速度的微控制器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于数据融合的九轴姿态传感器，包括：一个九轴MEMS传感芯片和微控制器，所述九轴MEMS传感芯片与微控制器相连，所述九轴MEMS传感芯片将检测的信号直接传递到所述微控制器。基于数据融合的九轴姿态传感器，对外接口只供电电源端口、大地、发送信号TX端口以及接收信号RX端口，共4根线，非常方便对外扩展。同时可以统一用3.3V电压供电，功耗低，而且无需电压转换电路。
【IPC分类】G01C21/20, G01C21/00
【公开号】CN205066776
【申请号】CN201520762462
【发明人】张锐
【申请人】张锐
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年9月30日