适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路技术方案

本发明专利技术提供了适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路，属于定位导航领域，包括至少三轴向的微机电陀螺仪、三轴向的微机电加速度计、微时钟以及多路高速开关模块。通过多路高速开关模块根据接收到信息解算控制电路产生的SCS信号，继而高速切换不同轴的微机电陀螺仪和微机电加速度计，使得不同轴的微机电陀螺仪和微机电加速度计与后面的测控集成电路对接，从而使得一套微机电陀螺仪测控集成电路在不同时刻为三轴向的微机电陀螺仪服务，同时，使得一套微机电加速度计测控集成电路在不同时刻为三轴向的微机电加速度计服务，从而在不影响其检测的情况下不仅体积小、功耗低，还降低了成本，提高了整个系统的集成度。

Time division multiplex integrated circuit suitable for single chip micro positioning navigation time service system

The present invention provides a time division multiplexing integrated circuit suitable for a single chip micro positioning navigation timing system, belonging to the positioning navigation field, including at least three axial micro electromechanical gyroscopes, three axial micro electromechanical accelerometers, micro clocks and multi-channel high-speed switch modules. Through the multi-channel high speed switch module according to the information received by the SCS signal solution generated by the control circuit, and high-speed switching different axis MEMS gyroscope and micro accelerometer, the different axis of the MEMS gyroscope and MEMS acceleration control integrated circuit design and docking behind, so that a set of MEMS gyroscope control in integrated circuit different time for three axis MEMS gyroscope service, at the same time, making a MEMS accelerometer and integrated circuit in different time MEMS acceleration of three axial service, which does not influence the detection under the condition of not only small size and low power consumption, but also reduces the cost, improves the system integration degree.

【技术实现步骤摘要】
适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路
本专利技术属于定位导航领域，特别涉及适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路。
技术介绍
微型定位导航授时(MicroPositioning，NavigationandTiming，Micro-PNT)系统由DARPA(美国国防高级研究计划局)提出，其研究初衷在卫星定位系统暂时失效或短时间内无法工作的情况下，通过利用微惯导系统和高精度微时钟达到短时间高精度导航和定位的目的。典型的Micro-PNT系统至少包含三轴向的微机电陀螺仪、三轴向的微机电加速度计和高精度微时钟，并且微机电陀螺仪、加速度计和高精度微时钟等器件需要配合相关电路才能正常工作，所以Micro-PNT系统中还应包含相应的电路控制和解算系统。因此Micro-PNT系统存在集成度差的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术提供了使用多路高速开关模块对微机电陀螺仪、微机电加速度计的信号传输线路进行分时控制、从而简化系统结构的适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路。为了达到上述技术目的，本专利技术提供了适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路，包括至少三轴向的微机电陀螺仪、三轴向的微机电加速度计和微时钟，所述三轴向的微机电陀螺仪经多路高速开关模块连接有三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路，所述三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路的输出端连接信息解算控制电路；所述三轴向的微机电加速度计经所述多路高速开关模块连接有三轴向的微机电加速度计测控集成电路，所述三轴向的微机电加速度计测控集成电路的输出端连接所述信息解算控制电路；所述微时钟连接有微时钟调理集成电路，所述微时钟调理集成电路的输出端连接所述信息解算控制电路。可选的，所述多路高速开关模块包括：多路高速开关控制模块，在所述多路高速开关控制模块上连接有受所述多路高速开关控制模块控制的陀螺驱动模态幅值检测通道开关、陀螺检测模态幅值检测通道开关、加速度计工作模态幅值检测通道开关、陀螺驱动力控制通道开关、陀螺正交校正控制通道开关、陀螺检测力反馈控制通道开关、陀螺模态调谐控制通道开关、加速度计驱动力控制通道开关、加速度计检测力反馈控制通道开关。可选的，所述三轴向的微机电陀螺仪包括至少三个分别用于检测载体坐标系X、Y、Z三个方向的转动角速度信息的微机电陀螺仪，每个微机电陀螺仪所处轴线在空间范围内两两正交。可选的，所述三轴向的微机电加速度计包括至少三个分别用于检测载体坐标系X、Y、Z三个方向的线加速度信息的微机电加速度计，每个微机电加速度计所处轴线在空间范围内两两正交。可选的，当所述三轴向的微机电陀螺仪处于正常工作状态时，所述三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路包括驱动回路和检测回路；其中，所述驱动回路包括第一检测接口、第一放大器、PLL锁相环电路、信号幅度提取电路、驱动控制器、第一调制器、第一直流和交流叠加电路；所述检测回路包括第二检测接口、第二放大器、相敏解调器、第一低通滤波器。可选的，当所述检测回路处于正交校正和检测闭环工作状态时，所述三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路还包括检测控制器、第二低通滤波器、第二调制器、第二直流和交流叠加电路。可选的，当所述三轴向的微机电加速度计处于谐振工作状态时，所述三轴向的微机电加速度计测控集成电路包括驱动回路和测频电路。可选的，当所述三轴向的微机电加速度计处于摆式工作方式时，所述三轴向的微机电加速度计测控集成电路包括第三放大器、第三低通滤波器。可选的，所述微时钟调理集成电路包括微时钟物理系统接口电路、分频器、鉴相器、第四低通滤波器、压控振荡器。可选的，所述信息解算控制电路包括卡尔曼滤波电路、积分电路、惯性导航计算电路。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：通过多路高速开关模块根据接收到信息解算控制电路产生的SCS信号，继而高速切换不同轴的微机电陀螺仪和微机电加速度计，使得不同轴的微机电陀螺仪和微机电加速度计与后面的测控集成电路对接，从而使得一套微机电陀螺仪测控集成电路在不同时刻为三轴向的微机电陀螺仪服务，同时，使得一套微机电加速度计测控集成电路在不同时刻为三轴向的微机电加速度计服务，从而在不影响其检测的情况下不仅体积小、功耗低，还降低了成本，提高了整个系统的集成度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所述适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路的结构示意图；图2是本专利技术所述多路高速开关模块的结构示意图；图3是本专利技术所述三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路的结构示意图；图4是本专利技术所述三轴向的微机电加速度计测控集成电路的结构示意图；图5是本专利技术所述信息解算控制电路的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的结构作进一步地描述。实施例一本专利技术提供了适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路，包括至少三轴向的微机电陀螺仪、三轴向的微机电加速度计和微时钟，所述三轴向的微机电陀螺仪经多路高速开关模块1连接有三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路2，所述三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路2的输出端连接信息解算控制电路5；所述三轴向的微机电加速度计经所述多路高速开关模块1连接有三轴向的微机电加速度计测控集成电路3，所述三轴向的微机电加速度计测控集成电路3的输出端连接所述信息解算控制电路5；所述微时钟连接有微时钟调理集成电路4，所述微时钟调理集成电路4的输出端连接所述信息解算控制电路5。在实施中，适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路，包括至少三轴向的微机电陀螺仪、三轴向的微机电加速度计、微时钟以及多路高速开关模块1，如图1所示，通过多路高速开关模块1根据接收到信息解算控制电路5产生的SCS(SequenceControlSystem顺序控制系统)信号，继而高速切换不同轴的微机电陀螺仪和微机电加速度计，使得不同轴的微机电陀螺仪和微机电加速度计分别与不同轴的微机电陀螺仪测控集成电路和微机电加速度计测控集成电路对接，从而使得一套微机电陀螺仪测控集成电路在不同时刻为三轴向的微机电陀螺仪服务。同时，使得一套微机电加速度计测控集成电路在不同时刻为三轴向的微机电加速度计服务，还有微时钟调理集成电路4时刻为微时钟服务。由以前的微机电陀螺仪测控集成电路和微机电加速度计测控集成电路各自三套化为各自一套，从而在不影响其检测的情况下不仅体积小、功耗低，还降低了成本。通过微时钟将获得高精度时间信息传输至微时钟调理集成电路4，并将微时钟输出信号传输至信息解算控制电路5；通过任一轴向的微机电陀螺仪将获得载体在空间的转动角速度信息传输至对应轴向的微机电陀螺仪测控集成电路，并将陀螺输出信号传输至信息解算控制电路5；任一轴向的微机电加速度计将获得载体在空间的线加速度信息传输至对应轴向的微机电加速度计测控集成电路，并将加速度计输出信号传输至信息解算控制电路5，进一步地，利用高精度时间信息和载体在空间的转动角速度信息通过信息解算控制电路5求得载体的空间角度信息、利用高精度时间信息和载体本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路，包括至少三轴向的微机电陀螺仪、三轴向的微机电加速度计和微时钟，其特征在于，所述三轴向的微机电陀螺仪经多路高速开关模块连接有三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路，所述三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路的输出端连接信息解算控制电路；所述三轴向的微机电加速度计经所述多路高速开关模块连接有三轴向的微机电加速度计测控集成电路，所述三轴向的微机电加速度计测控集成电路的输出端连接所述信息解算控制电路；所述微时钟连接有微时钟调理集成电路，所述微时钟调理集成电路的输出端连接所述信息解算控制电路。

【技术特征摘要】
1.适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路，包括至少三轴向的微机电陀螺仪、三轴向的微机电加速度计和微时钟，其特征在于，所述三轴向的微机电陀螺仪经多路高速开关模块连接有三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路，所述三轴向的微机电陀螺仪测控集成电路的输出端连接信息解算控制电路；所述三轴向的微机电加速度计经所述多路高速开关模块连接有三轴向的微机电加速度计测控集成电路，所述三轴向的微机电加速度计测控集成电路的输出端连接所述信息解算控制电路；所述微时钟连接有微时钟调理集成电路，所述微时钟调理集成电路的输出端连接所述信息解算控制电路。2.根据权利要求1所述的适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路，其特征在于，所述多路高速开关模块包括：多路高速开关控制模块，在所述多路高速开关控制模块上连接有受所述多路高速开关控制模块控制的陀螺驱动模态幅值检测通道开关、陀螺检测模态幅值检测通道开关、加速度计工作模态幅值检测通道开关、陀螺驱动力控制通道开关、陀螺正交校正控制通道开关、陀螺检测力反馈控制通道开关、陀螺模态调谐控制通道开关、加速度计驱动力控制通道开关、加速度计检测力反馈控制通道开关。3.根据权利要求1所述的适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路，其特征在于，所述三轴向的微机电陀螺仪包括至少三个分别用于检测载体坐标系X、Y、Z三个方向的转动角速度信息的微机电陀螺仪，每个微机电陀螺仪所处轴线在空间范围内两两正交。4.根据权利要求1所述的适用于单片微型定位导航授时系统的分时复用集成电路，其特征在于，所述三轴向的微机电加速度计包括至少三个分别用于检测载体坐标系X、Y、Z三个方向的线加速度信息的微机电加速度计...

【专利技术属性】
技术研发人员：段晓敏，周骏，
申请(专利权)人：嘉兴市纳杰微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33