专利名称：无磁场计航姿解算系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及惯性测量器件技术领域，尤其是涉及一种用于导弹控 制、地质勘探、工业测控、航空飞行器稳定控制、捷联惯导、汽车自动驾 驶以及机器人控制等行业领域的无磁场计航姿解算系统。
背景技术：
目前，在导弹控制、地质勘探、工业测控、航空飞行器稳定控制、捷 联惯导、汽车自动驾驶以及机器人控制等行业领域中所使用的航姿系统， 绝大多数的敏感元件都是机械的，其缺点是不仅体积大、价格昂贵，而且 易损坏。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种无磁场计航姿解算系统，其结构合理、紧凑且体积小、成本低，能 够有效应用到航空航天及航海领域的导航制导工作中。
为解决上述技术问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种无磁场计航 姿解算系统，其特征在于包括分别用于测量空间X、 Y和Z轴方向角速 率的三个角速率陀螺仪、分别用于测量空间X、 Y和Z轴线加速度的线加 速度传感器和分别对三个角速率陀螺仪和三个线加速度传感器所测得信 号进行解调滤波的信号处理器，还包括依次与信号处理器相接的主放大 器、A/D转换电路和通过四元数法解算航姿的主处理器，所述主处理器内
嵌有零偏控制器、非线性纠正器、量程扩展器、温漂补偿器和带宽扩展器 五个并行的功能模块。
所述主处理器为DSP处理器。所述角速率陀螺仪和线加速度传感器均为由离散控制器、ST接口电 路、敏感器、谐振器和激励器组成的敏感电路，所述离散控制器和激励器
分别经ST接口电路和谐振器后均接敏感器，所述敏感器接信号处理器。
所述A/D转换电路为芯片ADS8364。
所述敏感电路采用ADR系列芯片进行参考供电。
所述主处理器接有与上位机进行通讯的通讯接口。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点，1、不仅结构简单、成本 低，加工制作方便且使用操作简便；2、角速率陀螺仪和线加速度传感器 均均釆用MEMS技术的敏感元器件，并且三个角速率陀螺仪和三个线加速 度传感器均与温度信息同步输出，输出的信号经放大处理、模数转换后并 口传输到DSP处理器，由DSP处理器将信号进行再次补偿，DSP处理器内
嵌有并行的零偏控制器、非线性纠正器、量程扩展器、温漂补偿器和带宽 扩展器五个功能模块，然后通过四元数法来解算航姿；3、各个敏感元器 件的电源不用传统的电源，而是釆用ADR系列参考来供电，这样电源的噪 声能够降到最低；4、适用范围广，导弹控制、地质勘探、工业测控、航 空飞行器稳定控制、捷联惯导、汽车自动驾驶以及机器人控制等行业领域。 总之，本实用新型釆用高精度的稳压技术，并在软件上进行优化滤波，使 信号的噪声降到了最低，依靠角速率和加速度信息并进行零点偏移补偿、 非线性补偿和温漂补偿，同时使用四元数航姿结算方法解算精度高。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图l为本实用新型的原理框图。
图2为本实用新型角速率陀螺仪和线加速度传感器的原理框图。 附图标记说明
l一角速率陀螺仪； 2 —线加速度传感器； 3—信号处理器；
4一主放大器； 4-l一离散控制器； 4-2—ST接口电路4- 3—敏感器； 4-4一谐振器； 4-5 —激励器；
5— A/D转换电路； 6—DSP处理器； 7 —通讯接口 。
具体实施方式
如图l所示，本实用新型包括分别用于测量空间X、 Y和Z轴方向角速 率的三个角速率陀螺仪1、分别用于测量空间X、 Y和Z轴线加速度的线加 速度传感器2和分别对三个角速率陀螺仪1和三个线加速度传感器2所测 得信号进行解调滤波的信号处理器3,还包括依次与信号处理器3相接的 主放大器4、 A/D转换电路5和通过四元数法解算航姿的主处理器，所述 主处理器内嵌有零偏控制器、非线性纠正器、量程扩展器、温漂补偿器和 带宽扩展器五个并行的功能模块。所述主处理器为DSP处理器6。所述主 处理器接有与上位机进行通讯的通讯接口 7。
所述角速率陀螺仪1和线加速度传感器2均为由离散控制器4-1、 ST 接口电路4-2、敏感器4-3、谐振器4-4和激励器4-5组成的敏感电路， 所述离散控制器4-1和激励器4-5分别经ST接口电路4-2和谐振器4-4 后均接敏感器4-3,所述敏感器4-3接信号处理器3。本实施例中，所述 A/D转换电路5为芯片ADS8364。并且所述敏感电路采用ADR系列芯片进 行参考供电。所述通讯接口 7为RS485通讯接口。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限
以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种无磁场计航姿解算系统，其特征在于包括分别用于测量空间X、Y和Z轴方向角速率的三个角速率陀螺仪(1)、分别用于测量空间X、Y和Z轴线加速度的线加速度传感器(2)和分别对三个角速率陀螺仪(1)和三个线加速度传感器(2)所测得信号进行解调滤波的信号处理器(3)，还包括依次与信号处理器(3)相接的主放大器(4)、A/D转换电路(5)和通过四元数法解算航姿的主处理器，所述主处理器内嵌有零偏控制器、非线性纠正器、量程扩展器、温漂补偿器和带宽扩展器五个并行的功能模块。
2. 按照权利要求l所述的无磁场计航姿解算系统，其特征在于所述 主处理器为DSP处理器(6)。
3. 按照权利要求l或2所述的无磁场计航姿解算系统，其特征在于 所述角速率陀螺仪(1 )和线加速度传感器(2 )均为由离散控制器(4-1 )、 ST接口电路(4-2)、敏感器(4-3)、谐振器(4-4)和激励器(4-5)组 成的敏感电路，所述离散控制器(4-1)和激励器(4-5)分别经ST接口 电路(4-2)和谐振器(4-4)后均接敏感器(4-3)，所述敏感器U-3) 接信号处理器(3)。
4. 按照权利要求l或2所述的无磁场计航姿解算系统，其特征在于 所述A/D转换电路(5)为芯片ADS8364。
5. 按照权利要求3所述的无磁场计航姿解算系统，其特征在于所述 敏感电路釆用ADR系列芯片进行参考供电。
6. 按照权利要求1或2所述的无磁场计航姿解算系统，其特征在于 所述主处理器接有与上位机进行通讯的通讯接口 (7)。
专利摘要本实用新型公开了一种无磁场计航姿解算系统，包括分别用于测量空间X、Y和Z轴方向角速率的三个角速率陀螺仪、分别用于测量空间X、Y和Z轴线加速度的线加速度传感器和对三个角速率陀螺仪和三个线加速度传感器所测得信号进行解调滤波的信号处理器，还包括依次与信号处理器相接的主放大器、A/D转换电路和通过四元数法解算航姿的主处理器，所述主处理器内嵌有零偏控制器、非线性纠正器、量程扩展器、温漂补偿器和带宽扩展器五个并行的功能模块。本实用新型结构合理、紧凑且体积小、成本低，能够有效应用到航空航天及航海领域的导航制导工作中。
文档编号G01C21/20GK201293647SQ200820222720
公开日2009年8月19日 申请日期2008年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者丁明东, 宋国化, 谷荣祥 申请人:西安中星测控有限公司