本发明专利技术公开了微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法，包括对物理层通讯、应用层通讯、惯性仪表自检、惯性仪表数据有效性监测。所述物理层通讯监测是指在发送和接收数据时判断发送、接收就绪状态字，并设置超时时间；所述应用层通讯监测是指对应用层通讯协议中包含的数据就绪状态标志、惯性仪表ID、温度、输出脉冲数据进行判断；所述惯性仪表自检监测是指对惯性仪表的启动时间、数据范围进行判断；所述惯性仪表数据有效性监测是指对惯性仪表的输出数据有效性进行判断，并在单只仪表出现故障时保证惯性信息输出正常。本发明专利技术保证上一级系统能够及时监测到惯性仪表的工作状态并对异常状态进行快速实时响应。并对异常状态进行快速实时响应。并对异常状态进行快速实时响应。
【技术实现步骤摘要】
微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法
[0001]本专利技术涉及一种MEMS惯性仪表故障监测方法，涉及惯性测量和惯性导航的微机电惯性导航系统领域。
技术介绍
[0002]微小型惯性测量装置由于微小体积的需求，采用三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计等惯性仪表，通过SPI接口实现物理层通讯，对载体的角速率和加速度等信息采集，经过标定误差补偿、温度补偿和积分，获得被测载体的加速度、角速率、姿态、位置及速度等运动信息。在对载体的测量过程中，需要实时监测惯性仪表的工作状态，在单轴或多轴惯性仪表出现异常时，需报出故障字，并结合软件策略进行处理，使得上一级系统能够及时监测到惯性仪表的工作状态并对异常状态进行快速实时响应，保证载体的位置、速度等惯性测量信息的实时有效性。在判断某一轴惯性仪表数据就绪或状态置位时，需要结合惯性数据采集周期(如1ms采集周期)和处理器的SPI接口的总线频率合理确定等待时间，保证惯性数据的采集周期不受影响。
[0003]目前现有惯性导航系统的监测方法是基于惯性仪表的RS422通讯接口或者频率量数字接口，如I/F或者V/F输出的频率量等，不适用于MEMS惯性仪表。特别是加速度计的频率量输出，加速度计本身的自检信息状态信息等无法提供给上一级系统。
技术实现思路
[0004]本专利技术目的在于提供一种微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法，保证上一级系统能够及时监测到惯性仪表的工作状态并对异常状态进行快速实时响应，能够保证惯性数据的采集周期不受影响。
[0005]为实现本专利技术目的，本专利技术提供的微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法采取技术方案如下：
[0006]所述MEMS惯性仪表采用SPI接口，具备物理层和应用层完整的通讯协议，所述方法包括对物理层通讯、应用层通讯、惯性仪表自检、惯性仪表数据有效性监测，
[0007]所述物理层通讯监测是指在发送和接收数据时判断发送、接收就绪状态字，并设置超时时间，若超时将监测状态字置位；
[0008]所述应用层通讯监测是指对应用层通讯协议中包含的数据就绪状态标志、惯性仪表ID、温度、输出脉冲数据进行判断，若未就绪或数据不正确将监测状态字置位；
[0009]所述惯性仪表自检监测是指对惯性仪表的启动时间、数据范围进行判断，若超时或超范围将监测状态字置位；
[0010]所述惯性仪表数据有效性监测是指对惯性仪表的输出数据有效性进行判断，若数据无效将监测状态字置位，并在单只仪表出现故障时保证惯性信息输出正常。
[0011]进一步的，所述物理层通讯监测根据处理器的SPI接口总线频率和数据的采集周期设置超时时间，设置原则为：以远小于采集周期时间为上限，根据SPI接口通讯频率，大于
发送一个字节的时间为下限。
[0012]进一步的，所述应用层通讯监测方法为：
[0013]从底层接口收到一帧数据后，首先进行解析，对惯性仪表的状态位就绪位进行判断，若状态位未就绪，置仪表数据异常状态字，并进入下一采集周期；若状态位就绪则对惯性仪表的ID、输出脉冲和温度数据进行解析，首先进行ID判断，若ID错误，则置仪表ID异常状态字，将当前包数据丢掉，采用上一周期数据进行代替，再对温度进行范围判断，即分别对各路温度信号进行值域判断，若某路温度信号存在不满足值域要求的，则将该路温度报出故障字。
[0014]进一步的，所述惯性仪表数据有效性监测方法为：
[0015]将上一周期的数据进行记录，采集到当拍数据后，与上一拍数据进行比较，如果连续3拍数据值一致，则将惯性仪表的数据采用上一周期数据代替，并将状态字置位。
[0016]本专利技术可应用于微机电惯性测量装置或惯性导航系统中，该方法保证上一级系统能够及时监测到惯性仪表的工作状态并对异常状态进行快速实时响应，能够保证惯性数据的采集周期不受影响，以此保证载体的位置、速度等惯性测量信息的实时有效性，保证惯性系统的数据采集和导航精度。
附图说明
[0017]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。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。
[0018]图1是本专利技术具体实施例提供的微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测原理框图。
[0019]图2是本专利技术具体实施例提供的物理层SPI接口数据发送接收流程框图。
[0020]图3是本专利技术具体实施例提供的应用层数据接收流程框图。
[0021]图4是本专利技术具体实施例提供的惯性仪表自检流程框图。
[0022]图5是本专利技术具体实施例提供的惯性仪表数据有效性判断流程框图。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]MEMS惯性仪表采用SPI接口，具备物理层和应用层完整的通讯协议，通过对物理层通讯、应用层通讯、惯性仪表自检、惯性仪表输出数据的有效性判断等全方位的状态监测，获得惯性仪表的实时有效数据信息，经过误差补偿和积分，获得被测载体的加速度、角速率、姿态、位置及速度等运动信息。
[0025]本专利技术提供的微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法，包括对物理层通讯、应用层通讯、惯性仪表自检、惯性仪表数据有效性监测，如图1所示。
[0026]所述物理层通讯监测是指在发送和接收数据时判断发送、接收就绪状态字，并设置超时时间，若超时将监测状态字置位；
[0027]所述应用层通讯监测是指对应用层通讯协议中包含的数据就绪状态标志、惯性仪表ID、温度、输出脉冲数据进行判断，保证每一个采集周期的数据接收正常，若未就绪或数据不正确将监测状态字置位；
[0028]所述惯性仪表自检监测是指对惯性仪表的启动时间、数据范围进行判断，保证载体对启动时间的要求，若超时或超范围将监测状态字置位；
[0029]所述惯性仪表数据有效性监测是指对惯性仪表的输出数据有效性进行判断，若数据无效将监测状态字置位，并在单只仪表出现故障时给出解决策略保证短时间内惯性信息输出正常。
[0030]在本专利技术一实施例中，所述物理层通讯监测方法为：
[0031]惯性仪表采用SPI接口通讯，发送数据采用字节发送，在发送指令前需要先判断SPI接口的空闲状态，发送寄存器空才可进行数据发送，否则设置等待超时判断时间，超时后及时退本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法，所述MEMS惯性仪表采用SPI接口，具备物理层和应用层完整的通讯协议，其特征在于，所述监测方法包括对物理层通讯、应用层通讯、惯性仪表自检、惯性仪表数据有效性监测，所述物理层通讯监测是指在发送和接收数据时判断发送、接收就绪状态字，并设置超时时间，若超时将监测状态字置位；所述应用层通讯监测是指对应用层通讯协议中包含的数据就绪状态标志、惯性仪表ID、温度、输出脉冲数据进行判断，若未就绪或数据不正确将监测状态字置位；所述惯性仪表自检监测是指对惯性仪表的启动时间、数据范围进行判断，若超时或超范围将监测状态字置位；所述惯性仪表数据有效性监测是指对惯性仪表的输出数据有效性进行判断，若数据无效将监测状态字置位，并在单只仪表出现故障时保证惯性信息输出正常。2.根据权利要求1所述的微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法，其特征在于，所述物理层通讯监测根据处理器的SPI接口总线频率和数据的采集周期设置超时时间，设置原则为：以远小于采集周期时间为上限，根据SPI接口通讯频率，大于发送一个字节的时间为下限。3.根据权利要求1所述的微机电惯性测量装置用MEMS惯性仪表故障监测方法，其特征在于，所述应用层通讯监测方法为：从底层接口收到一帧数据后，首先进行解析，对惯性仪表的状态位就绪位进行判断，若状态位未就绪，置仪表数据异常状态字，并进入下一采集周期；若状态位就绪则对惯性仪表的ID、输出脉冲和温度数据进行解析，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈安升，侯凤霞，扈光锋，袁书博，徐兴华，张凌宇，刘垒，王康，林梦娜，莫平，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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