一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路制造技术

本发明专利技术涉及一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路，包括信号冗余输入电路、多频段滤波与输出控制电路。具体包括输入连接件CN1、输出连接件CN2、跟随器IC1、低频放大器IC2、中频放大器IC3、高频放大器IC4、低频减法器IC5、中频减法器IC6、高频减法器IC7、模拟开关IC8、第1输入电阻R01、第2输入电阻R02、第i输入电阻R0i、输入电容C0等。本发明专利技术对来自多个模拟量微惯导传感器的输出信号实现冗余融合检测、多频段滤波及输出信号选择控制，以适应利用微惯性传感器进行短期实时监控的定位与导航系统应用场合，本发明专利技术电路易于模块化，实时性强、成本低、通用性好、可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路
本专利技术属于行人实时运动状态感测或定位导航中的微惯性测量
，涉及一种电路，特别涉及一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路，适用于在定位与导航系统应用场合中作为微惯性传感器的测量信号前置处理电路。
技术介绍
在一些抢险救援、军事训练等过程中，整个团队的安全和协同工作效率直接依赖于对每个团队成员的位置及其运动状态的估计。当团队需穿梭到建筑物内、隧道内、“城市峡谷”、或森林树冠下等难以接收到GPS/北斗等信号的场景时，可采用基于微惯性测量的运动状态估计和惯性导航技术来实现。微惯性测量系统一般由微机械(MEMS)陀螺仪、微机械加速度计等作为传感器，配合高性能CPU等集成电路及相应的滤波与估计算法组成定位与导航系统，具有自主、不受GPS/北斗信号阻断影响、无需预先部署基础设施、数据更新快及体积小、功耗低、易于设计成便携式装置等优点。不足之处在于MEMS传感器噪声大、其偏置存在漂移，导航算法误差会随时间积累，系统的精度较低；且常用的惯性信号的滤波与融合，位置、速度及姿态的导航算法方案，基本上都是基于软件完成，算法中需对各种测量信号和观测数据进行滤波与融合处理，对处理器的内部资源和运算能力要求很高、运算数据量大、实时计算困难，限制了工程应用及其产品化。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路。该电路对来自多个微惯性传感器的冗余模拟量输入信号进行融合、多频段滤波、及基于模拟开关的输出选择控制等方案，不但能够降低测量噪声，并能够使后续算法能利用所有子频段的信号特性，快速识别人体运动状态，从而可据此采用相关的约束和修正算法对定位与导航系统的漂移和误差进行有效遏制和校正。本专利技术能够大幅提高定位与导航系统的精度、降低运算量，有利于微惯性定位与导航系统的实时应用。本专利技术包括信号冗余输入电路、多频段滤波与输出控制电路。信号冗余输入电路包括输入连接件CN1、跟随器IC1、多个输入电阻、输入电容C0；多个输入电阻分别为第1输入电阻R01、第2输入电阻R02、…、第i输入电阻R0i；输入连接件CN1有多个输入信号端，每个输入信号端均连接有一个输入电阻，具体的：其第1输入信号端Us1端与第1输入电阻R01的一端连接，输入连接件CN1的第2输入信号端Us2端与第2输入电阻R02的一端连接，输入连接件CN1的第i输入信号端Usi端与第i输入电阻R0i的一端连接；输入连接件CN1的地端GND端接地，输入连接件CN1的电源端VCC端与电路电源端VCC端连接，跟随器IC1的正输入端+IN端同时与第1输入电阻R01的另一端、第2输入电阻R02的另一端、…、第i输入电阻R0i的另一端、输入电容C0的一端相连接；输入电容C0的另一端接地，跟随器IC1的负输入端-IN端同时与IC1的输出端OUT端、左低频电阻R1的一端、左中频电阻R3的一端、左高频电阻R5的一端、高频正端电阻R16的一端、输出连接件CN2的融合信号输出端UF端连接，跟随器IC1的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，跟随器IC1的地端GND端接地；多频段滤波与输出控制电路包括低频放大器IC2、中频放大器IC3、高频放大器IC4、低频减法器IC5、中频减法器IC6、高频减法器IC7、模拟开关IC8、左低频电阻R1、右低频电阻R2、左中频电阻R3、右中频电阻R4、左高频电阻R5、右高频电阻R6、低频负端电阻R7、低频正端电阻R8、低频反馈电阻R9、低频接地电阻R10、中频负端电阻R11、中频正端电阻R12、中频反馈电阻R13、中频接地电阻R14、高频负端电阻R15、高频正端电阻R16、高频反馈电阻R17、高频接地电阻R18、低频滤波电容C1、低频接地电容C2、中频滤波电容C3、中频接地电容C4、高频滤波电容C5、高频接地电容C6、低频反馈电容C7、低频正端电容C8、中频反馈电容C9、中频正端电容C10、高频反馈电容C11、高频正端电容C12、电源电容C13、输出连接件CN2，左低频电阻R1的另一端与右低频电阻R2的一端、低频滤波电容C1的一端连接，右低频电阻R2的另一端与低频接地电容C2的一端、低频放大器IC2的正输入端+IN端连接，低频接地电容C2的另一端接地，低频滤波电容C1的另一端与低频放大器IC2的输出端OUT端、低频放大器IC2的负输入端-IN端、低频负端电阻R7的一端、模拟开关IC8的第1输入端IN1端连接，低频放大器IC2的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，低频放大器IC2的地端GND端接地；左中频电阻R3的另一端与右中频电阻R4的一端、中频滤波电容C3的一端连接，右中频电阻R4的另一端与中频接地电容C4的一端、中频放大器IC3的正输入端+IN端连接，中频接地电容C4的另一端接地，中频滤波电容C3的另一端与中频放大器IC3的输出端OUT端、中频放大器IC3的负输入端-IN端、低频正端电阻R8的一端、中频负端电阻R11的一端连接，中频放大器IC3的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，中频放大器IC3的地端GND端接地；左高频电阻R5的另一端与右高频电阻R6的一端、高频滤波电容C5的一端连接，右高频电阻R6的另一端与高频接地电容C6的一端、高频放大器IC4的正输入端+IN端连接，高频接地电容C6的另一端接地，高频滤波电容C5的另一端与高频放大器IC4的输出端OUT端、高频放大器IC4的负输入端-IN端、中频正端电阻R12的一端、高频负端电阻R15的一端连接，高频放大器IC4的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，高频放大器IC4的地端GND端接地；低频负端电阻R7的另一端与低频反馈电阻R9的一端、低频反馈电容C7的一端、低频减法器IC5的负输入端-IN端连接，低频减法器IC5的正输入端+IN端与低频正端电阻R8的另一端、低频接地电阻R10的一端、低频正端电容C8的一端连接，低频接地电阻R10的另一端、低频正端电容C8的另一端均接地，低频减法器IC5的输出端OUT端与低频反馈电阻R9的另一端、低频反馈电容C7的另一端、模拟开关IC8的第2输入端IN2端连接，低频减法器IC5的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，低频减法器IC5的地端GND端接地；中频负端电阻R11的另一端与中频反馈电阻R13的一端、中频反馈电容C9的一端、中频减法器IC6的负输入端-IN端连接，中频减法器IC6的正输入端+IN端与中频正端电阻R12的另一端、中频接地电阻R14的一端、中频正端电容C10的一端连接，中频接地电阻R14的另一端、中频正端电容C10的另一端均接地，中频减法器IC6的输出端OUT端与中频反馈电阻R13的另一端、中频反馈电容C9的另一端、模拟开关IC8的第3输入端IN3端连接，中频减法器IC6的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，中频减法器IC6的地端GND端接地；高频负端电阻R15的另一端与高频反馈电阻R17的一端、高频反馈电容C11的一端、高频减法器IC7的负输入端-IN端连接，高频减法器IC7的正输入端+IN端与高频正端电阻R16的另一端、高频接地电阻R18的一端、高频正端电容C12的一端连接，高频接地电阻R18的另一端、高频正端电容C12的另一端均接地，高频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路，包括信号冗余输入电路、多频段滤波与输出控制电路，其特征在于：信号冗余输入电路包括输入连接件CN1、跟随器IC1、多个输入电阻、输入电容C0；多个输入电阻分别为第1输入电阻R01、第2输入电阻R02、…、第i输入电阻R0i；输入连接件CN1有多个输入信号端，每个输入信号端均连接有一个输入电阻，具体的：其第1输入信号端Us1端与第1输入电阻R01的一端连接，输入连接件CN1的第2输入信号端Us2端与第2输入电阻R02的一端连接，输入连接件CN1的第i输入信号端Usi端与第i输入电阻R0i的一端连接；输入连接件CN1的地端GND端接地，输入连接件CN1的电源端VCC端与电路电源端VCC端连接，跟随器IC1的正输入端+IN端同时与第1输入电阻R01的另一端、第2输入电阻R02的另一端、…、第i输入电阻R0i的另一端、输入电容C0的一端相连接；输入电容C0的另一端接地，跟随器IC1的负输入端‑IN端同时与IC1的输出端OUT端、左低频电阻R1的一端、左中频电阻R3的一端、左高频电阻R5的一端、高频正端电阻R16的一端、输出连接件CN2的融合信号输出端UF端连接，跟随器IC1的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，跟随器IC1的地端GND端接地；多频段滤波与输出控制电路包括低频放大器IC2、中频放大器IC3、高频放大器IC4、低频减法器IC5、中频减法器IC6、高频减法器IC7、模拟开关IC8、左低频电阻R1、右低频电阻R2、左中频电阻R3、右中频电阻R4、左高频电阻R5、右高频电阻R6、低频负端电阻R7、低频正端电阻R8、低频反馈电阻R9、低频接地电阻R10、中频负端电阻R11、中频正端电阻R12、中频反馈电阻R13、中频接地电阻R14、高频负端电阻R15、高频正端电阻R16、高频反馈电阻R17、高频接地电阻R18、低频滤波电容C1、低频接地电容C2、中频滤波电容C3、中频接地电容C4、高频滤波电容C5、高频接地电容C6、低频反馈电容C7、低频正端电容C8、中频反馈电容C9、中频正端电容C10、高频反馈电容C11、高频正端电容C12、电源电容C13、输出连接件CN2，左低频电阻R1的另一端与右低频电阻R2的一端、低频滤波电容C1的一端连接，右低频电阻R2的另一端与低频接地电容C2的一端、低频放大器IC2的正输入端+IN端连接，低频接地电容C2的另一端接地，低频滤波电容C1的另一端与低频放大器IC2的输出端OUT端、低频放大器IC2的负输入端‑IN端、低频负端电阻R7的一端、模拟开关IC8的第1输入端IN1端连接，低频放大器IC2的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，低频放大器IC2的地端GND端接地；左中频电阻R3的另一端与右中频电阻R4的一端、中频滤波电容C3的一端连接，右中频电阻R4的另一端与中频接地电容C4的一端、中频放大器IC3的正输入端+IN端连接，中频接地电容C4的另一端接地，中频滤波电容C3的另一端与中频放大器IC3的输出端OUT端、中频放大器IC3的负输入端‑IN端、低频正端电阻R8的一端、中频负端电阻R11的一端连接，中频放大器IC3的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，中频放大器IC3的地端GND端接地；左高频电阻R5的另一端与右高频电阻R6的一端、高频滤波电容C5的一端连接，右高频电阻R6的另一端与高频接地电容C6的一端、高频放大器IC4的正输入端+IN端连接，高频接地电容C6的另一端接地，高频滤波电容C5的另一端与高频放大器IC4的输出端OUT端、高频放大器IC4的负输入端‑IN端、中频正端电阻R12的一端、高频负端电阻R15的一端连接，高频放大器IC4的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，高频放大器IC4的地端GND端接地；低频负端电阻R7的另一端与低频反馈电阻R9的一端、低频反馈电容C7的一端、低频减法器IC5的负输入端‑IN端连接，低频减法器IC5的正输入端+IN端与低频正端电阻R8的另一端、低频接地电阻R10的一端、低频正端电容C8的一端连接，低频接地电阻R10的另一端、低频正端电容C8的另一端均接地，低频减法器IC5的输出端OUT端与低频反馈电阻R9的另一端、低频反馈电容C7的另一端、模拟开关IC8的第2输入端IN2端连接，低频减法器IC5的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，低频减法器IC5的地端GND端接地；中频负端电阻R11的另一端与中频反馈电阻R13的一端、中频反馈电容C9的一端、中频减法器IC6的负输入端‑IN端连接，中频减法器IC6的正输入端+IN端与中频正端电阻R12的另一端、中频接地电阻R14的一端、中频正端电容C10的一端连接，中频接地电阻R14的另一端、中频正端电容C10的另一端均接地，中频减法器IC6的输出端OUT端与中频反...

【技术特征摘要】
1.一种微惯性测量信号的多功能冗余滤波电路，包括信号冗余输入电路、多频段滤波与输出控制电路，其特征在于：信号冗余输入电路包括输入连接件CN1、跟随器IC1、多个输入电阻、输入电容C0；多个输入电阻分别为第1输入电阻R01、第2输入电阻R02、…、第i输入电阻R0i；输入连接件CN1有多个输入信号端，每个输入信号端均连接有一个输入电阻，具体的：其第1输入信号端Us1端与第1输入电阻R01的一端连接，输入连接件CN1的第2输入信号端Us2端与第2输入电阻R02的一端连接，输入连接件CN1的第i输入信号端Usi端与第i输入电阻R0i的一端连接；输入连接件CN1的地端GND端接地，输入连接件CN1的电源端VCC端与电路电源端VCC端连接，跟随器IC1的正输入端+IN端同时与第1输入电阻R01的另一端、第2输入电阻R02的另一端、…、第i输入电阻R0i的另一端、输入电容C0的一端相连接；输入电容C0的另一端接地，跟随器IC1的负输入端-IN端同时与IC1的输出端OUT端、左低频电阻R1的一端、左中频电阻R3的一端、左高频电阻R5的一端、高频正端电阻R16的一端、输出连接件CN2的融合信号输出端UF端连接，跟随器IC1的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，跟随器IC1的地端GND端接地；多频段滤波与输出控制电路包括低频放大器IC2、中频放大器IC3、高频放大器IC4、低频减法器IC5、中频减法器IC6、高频减法器IC7、模拟开关IC8、左低频电阻R1、右低频电阻R2、左中频电阻R3、右中频电阻R4、左高频电阻R5、右高频电阻R6、低频负端电阻R7、低频正端电阻R8、低频反馈电阻R9、低频接地电阻R10、中频负端电阻R11、中频正端电阻R12、中频反馈电阻R13、中频接地电阻R14、高频负端电阻R15、高频正端电阻R16、高频反馈电阻R17、高频接地电阻R18、低频滤波电容C1、低频接地电容C2、中频滤波电容C3、中频接地电容C4、高频滤波电容C5、高频接地电容C6、低频反馈电容C7、低频正端电容C8、中频反馈电容C9、中频正端电容C10、高频反馈电容C11、高频正端电容C12、电源电容C13、输出连接件CN2，左低频电阻R1的另一端与右低频电阻R2的一端、低频滤波电容C1的一端连接，右低频电阻R2的另一端与低频接地电容C2的一端、低频放大器IC2的正输入端+IN端连接，低频接地电容C2的另一端接地，低频滤波电容C1的另一端与低频放大器IC2的输出端OUT端、低频放大器IC2的负输入端-IN端、低频负端电阻R7的一端、模拟开关IC8的第1输入端IN1端连接，低频放大器IC2的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，低频放大器IC2的地端GND端接地；左中频电阻R3的另一端与右中频电阻R4的一端、中频滤波电容C3的一端连接，右中频电阻R4的另一端与中频接地电容C4的一端、中频放大器IC3的正输入端+IN端连接，中频接地电容C4的另一端接地，中频滤波电容C3的另一端与中频放大器IC3的输出端OUT端、中频放大器IC3的负输入端-IN端、低频正端电阻R8的一端、中频负端电阻R11的一端连接，中频放大器IC3的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，中频放大器IC3的地端GND端接地；左高频电阻R5的另一端与右高频电阻R6的一端、高频滤波电容C5的一端连接，右高频电阻R6的另一端与高频接地电容C6的一端、高频放大器IC4的正输入端+IN端连接，高频接地电容C6的另一端接地，高频滤波电容C5的另一端与高频放大器IC4的输出端OUT端、高频放大器IC4的负输入端-IN端、中频正端电阻R12的一端、高频负端电阻R15的一端连接，高频放大器IC4的正电源端+V端与电路电源端VCC端连接，高频放大器IC4的地端GND端接地；低频负端电阻R7的另一端与低频反馈电阻R9的一端、低频反馈电容C7的一端、低频减法器IC5的负输入端-IN端连接，低频减法器IC5的正输入端+IN端与低频正端电阻R8的另一端、低频接地电阻R10的一端、低频正端电容C8的一端连接，低频接地电阻R10的另一端、低频正端...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢玲，刘三军，刘卫东，黄光平，孙培文，
申请(专利权)人：北京楚捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11