一种基于六轴MEMS惯性传感器补偿的惯性寻北装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于六轴MEMS惯性传感器补偿的惯性寻北装置，包括有外壳，设置于外壳内的信号处理板和转位锁紧机构，安装于转位锁紧机构上的六轴MEMS惯性传感器和高精度陀螺仪；转位锁紧机构的控制端、六轴MEMS惯性传感器和高精度陀螺仪的采集端均与信号处理板连接，六轴MEMS惯性传感器的三个轴向分别为位于水平面且相互垂直的X轴和Y轴、以及垂直于水平面的Z轴，其中Y轴方向与高精度陀螺仪的测量方向平行。本实用新型专利技术提高了惯性寻北装置在振动干扰环境下的适用性，且降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于六轴MEMS惯性传感器补偿的惯性寻北装置
本技术涉及惯性导航
，具体是一种基于六轴MEMS惯性传感器补偿的惯性寻北装置。
技术介绍
惯性寻北装置是一种利用陀螺和加速度计测量地球自转角速度和重力加速度，解算出载体航向角和姿态角的设备，测量精度高，不受磁场影响。现有惯性寻北装置的寻北解算普遍采用静态两位置或静态四位置方法实现，其具体过程为：将陀螺仪1和两个加速度计2安装在转位锁紧机构3上，两个加速度计以90°正交水平安装在转位锁紧机构3上，通过转位锁紧机构3带动在两个180°对称位置或四个90°对称位置上测量地球自转角速度和重力加速度的水平分量，信号处理板4将对称位置上陀螺仪1和加速度计2的数据相减消除各自零偏，得到等效测量值，然后信号处理板4通过反正切关系解算出载体航向角和姿态角。其基本结构如图1所示。惯性寻北装置在实际使用中难免会受到外界的冲击和振动干扰，使陀螺仪引入干扰噪声。干扰噪声主要包括高精度陀螺仪测量轴上的振动角速度和另外两个正交轴向上振动角速度的耦合分量两部分，干扰噪声为有色噪声，而惯性寻北装置的测量时间又相对较短，因此普通的均值计算方法无法消除叠加在待测地球自转角速度水平分量中的干扰噪声，对惯性寻北装置的测量精度造成很大影响。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种基于六轴MEMS惯性传感器补偿的惯性寻北装置，提高了惯性寻北装置在振动干扰环境下的适用性，且降低了成本。本技术的技术方案为：一种基于六轴MEMS惯性传感器补偿的惯性寻北装置，包括有外壳，设置于外壳内的信号处理板和转位锁紧机构，安装于转位锁紧机构上的六轴MEMS惯性传感器和高精度陀螺仪；所述的转位锁紧机构的控制端、六轴MEMS惯性传感器和高精度陀螺仪的采集端均与信号处理板连接，所述的六轴MEMS惯性传感器包括有三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计，所述的六轴MEMS惯性传感器的三个轴向分别为位于水平面且相互垂直的X轴和Y轴、以及垂直于水平面的Z轴，其中Y轴方向与高精度陀螺仪的测量方向平行。所述的转位锁紧机构水平安装于外壳内，所述的六轴MEMS惯性传感器、高精度陀螺仪均水平安装于转位锁紧机构上。所述的外壳内还固定有与信号处理板连接的锂电池。本技术的优点：（1）、提高了惯性寻北装置在振动干扰环境下的适用性：惯性寻北装置在实际使用中会受到外界的冲击和振动干扰，干扰噪声不易滤除，会叠加在有用信号中，对测量精度造成很大影响，本专利结合六轴MEMS惯性传感器可进行动态下姿态测量并具有高精度陀螺仪测量精度高的优点，在寻北过程中利用六轴MEMS惯性传感器测量振动干扰的动态数据，在信号处理板处理算法的补偿模型中，利用六轴MEMS惯性传感器测量得到的当前时刻运动数据估算出当前时刻运动对高精度陀螺仪造成的输出偏差影响，对高精度陀螺仪进行补偿，解决了惯性寻北装置在振动干扰下陀螺数据易受干扰，系统测量精度降低的问题。（2）、降低系统成本：高精度陀螺仪造价昂贵，本技术解决了惯性寻北装置干扰环境下的适用性问题，使惯性寻北装置的测量精度与采用三个单轴高精度陀螺仪的惯性导航系统的测量精度相当，大大降低了用户的使用成本；另外，本技术采用六轴MEMS惯性传感器取代了原惯性寻北装置中的两个加速度计、转位机构测速传感器及相关采集电路，提高集成度同时也降低了惯性寻北装置的元器件成本。附图说明图1是原有惯性寻北装置的结构示意图。图2是本技术的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。见图2，一种基于六轴MEMS惯性传感器补偿的惯性寻北装置，包括有外壳5，设置于外壳5内的信号处理板6和转位锁紧机构7，安装于转位锁紧机构7上的六轴MEMS惯性传感器8（型号为ADIS16365）和高精度陀螺仪9；转位锁紧机构7的控制端、六轴MEMS惯性传感器8和高精度陀螺仪9的采集端均与信号处理板6连接，转位锁紧机构7水平安装于外壳5内，六轴MEMS惯性传感器8、高精度陀螺仪9均水平安装于转位锁紧机构7上，六轴MEMS惯性传感器8包括有三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计，六轴MEMS惯性传感器8的三个轴向分别为位于水平面且相互垂直的X轴和Y轴、以及垂直于水平面的Z轴，其中Y轴方向与高精度陀螺仪9的测量方向平行。其中，外壳5内还固定有与信号处理板6连接的锂电池用于对惯性寻北装置进行供电。其中，信号处理板6负责以下任务：（a）、接收高精度陀螺仪9和六轴MEMS惯性传感器8的采集数据；（b）、对转位锁紧机构7的转动控制和定位锁紧控制；（c）、根据六轴MEMS惯性传感器8测得的X轴、Y轴方向的加速度数据和X轴、Y轴、Z轴方向的角速度数据，通过补偿模型，实时对高精度陀螺仪9测得的数据进行补偿；（d）、根据各位置下高精度陀螺仪9补偿后的数据和六轴MEMS惯性传感器8测得的X轴、Y轴方向的加速度数据，解算出航向角和姿态角；（e）、惯性寻北装置的整机控制，包括上电自检、工作流程控制、用户命令接口等。本技术的工作原理：1、惯性寻北装置系统上电，自检正常后，开始寻北测量工作；2、开始第一位置测试，信号处理板6同时采集高精度陀螺仪9和六轴MEMS惯性传感器8的输出数据，当测量时间达到设定时间时停止数据采集，控制转位锁紧机构7解锁并转到下一位置，在转位转动期间对此位置测得的高精度陀螺仪9数据进行处理，将此位置测得的六轴MEMS惯性传感器8数据送入解算模型，补偿模型为六轴MEMS惯性传感器三个轴向运动与高精度陀螺仪输出偏差之间的关系模型，在设备出厂前预设完成，根据补偿模型，利用六轴MEMS惯性传感器8测量得到的当前时刻运动数据估算出当前时刻运动对高精度陀螺仪造成的输出偏差影响，即为高精度陀螺仪的输出补偿量，将此补偿量与高精度陀螺仪9数据叠加得到此位置补偿后的高精度陀螺仪9数据；当转位检测到位时，控制转位锁紧机构7锁紧；3、重复步骤2，直至完成全部两位置或四位置测量；4、信号处理板6控制转位锁紧机构7复位，同时根据各位置下高精度陀螺仪9补偿后数据和六轴MEMS惯性传感器8测得的X轴、Y轴方向的加速度数据，解算出航向角和姿态角。尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于六轴MEMS惯性传感器补偿的惯性寻北装置，其特征在于：包括有外壳，设置于外壳内的信号处理板和转位锁紧机构，安装于转位锁紧机构上的六轴MEMS惯性传感器和高精度陀螺仪；所述的转位锁紧机构的控制端、六轴MEMS惯性传感器和高精度陀螺仪的采集端均与信号处理板连接，所述的六轴MEMS惯性传感器包括有三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计，所述的六轴MEMS惯性传感器的三个轴向分别为位于水平面且相互垂直的X轴和Y轴、以及垂直于水平面的Z轴，其中Y轴方向与高精度陀螺仪的测量方向平行。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于六轴MEMS惯性传感器补偿的惯性寻北装置，其特征在于：包括有外壳，设置于外壳内的信号处理板和转位锁紧机构，安装于转位锁紧机构上的六轴MEMS惯性传感器和高精度陀螺仪；所述的转位锁紧机构的控制端、六轴MEMS惯性传感器和高精度陀螺仪的采集端均与信号处理板连接，所述的六轴MEMS惯性传感器包括有三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计，所述的六轴MEMS惯性传感器的三个轴向分别为位于水平面且相互垂直的X轴和Y轴、以及垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：周全，唐李，焦旭，
申请(专利权)人：合肥正阳光电科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34