多轴陀螺仪传感器系统及其备份方法技术方案

本发明专利技术公开了多轴陀螺仪传感器系统及其备份方法，其包括第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪、第一微处理器及第二微处理器，所述第一陀螺仪、第二陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪与第一微处理器组成第一陀螺仪传感器系统，所述第三陀螺仪与第二微处理器组成第二陀螺仪传感器系统。本发明专利技术通过第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪特殊的放置方式实现对X、Y、Z轴方向的角速度的感知，且节省了制造成本；同时进行系统备份和自我判定故障点；无论哪一个系统出现故障，另一个系统都能够保证整个多轴陀螺仪传感器系统得到最关键的正确的角速度信息，从而保证系统的安全、稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制
，尤其是涉及。
技术介绍
目前的传感器系统设置方案采用单个单轴陀螺仪，只能感知一个方向如X轴方向的角速度，并且没有备份，如果出现故障则会导致整个系统无法工作。·按照常规方案，如果需要采集三个轴的角速度信息，实现对X、Y、Z轴方向的角速度的感知，则需要3个陀螺仪；如果再对这个系统进行备份，则总共需要6个陀螺仪；并且这种系统备份采用的a = b的模式，如果某个系统出现问题(即a Φ b)，无法判定是谁出了问题，如果需要判定故障点，则至少需要采用a = b = c的模式，这样，除非两个点同时出现故障，否则单个环节出现故障时必然出现形如a = b古c的表达式,很容易就判断出是c出现故障，所以如果需要能够自我判断故障点，则最少需要9个陀螺仪。即便只单独对主方向如X轴方向做备份，也最少需要5个陀螺仪，并且此时如果Y轴和Z轴方向的陀螺仪出现故障也无法得知，还是会影响检测结果，所以这么做是没有意义的。
技术实现思路
本专利技术是针对上述
技术介绍
存在的缺陷提供一种低成本、能自我检测的，将传感器系统分解为两个系统互相备份来保证安全。为实现上述目的，本专利技术公开了多轴陀螺仪传感器系统，其包括第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪、第一微处理器及第二微处理器，所述第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪固定设置在基板上，所述第一陀螺仪、第二陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪与第一微处理器组成第一陀螺仪传感器系统，所述第三陀螺仪与第二微处理器组成第二陀螺仪传感器系统；其中，第三陀螺仪的敏感轴与多轴陀螺仪传感器系统的前后运动方向重合，第三陀螺仪感应前后运动方向的角速度；多轴陀螺仪传感器系统的前后运动方向为X轴方向，在第一陀螺仪传感器系统中，基板所在平面为X-Y平面，第一陀螺仪的敏感轴及第二陀螺仪的敏感轴分布在X-Y平面上，第一陀螺仪与第二陀螺仪正交放置且均与X、Y轴成45°角；第四陀螺仪的敏感轴及第五陀螺仪的敏感轴分布在X-Z平面上，第四陀螺仪及第五陀螺仪正交放置且均与X、Z轴成45°角。为实现上述目的，本专利技术公开了多轴陀螺仪传感器系统的备份方法，包括以下步骤 (I)、分别计算第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪的输出值在X、Y、Z轴上的分量； 其中，第一陀螺仪的输出值在X、Y、Z轴上的分量分别为xl、yl、zl,同样的，第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪的输出值在X、Y、Z轴上的分量分别为x2、y2、z2，x3、y3、z3, x4、y4、z4, x5、y5、z5, X、Y、Z轴的实际角速度为x、y、z,通过第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪的放置角度可以得到 xl = cos (45° )x2 = cos(_45° )氺 x = cos (45° )x3 = x ； x4 =cos (45。) * X ; x5 = cos(135。)* x = -cos(45。)* x ;yl = cos (45。) * y ; y2 = cos (135。)* y = -cos (45。) * y ; y3 = O ； y4 =O ； y5 = O ； zl = O ； z2 = O ； z3 = O ； z4 = cos (45° ) * z ; z5 = cos (-45。)* z =cos (45。)* z ;定义 k = cos (45° )，贝Ij :xl = x2 = x4 = k氺X， x3 = X； x5 = -k * x ；yl = k * y ； y2 = 一k氺y ； y3 = y4 = y5 = O ；zl = z2 = z3 = O ； z4 = z5 = k 氺 z ; (2)、计算第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪的实际输出与X、Y、Z轴的实际角速度的关系；定义gl、g2、g3、g4、g5分别为第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪的实际输出，则gl = xl + yl + zl = k 氺(x + y)；g2 = x2 + y2 + z2 = k 氺(x - y)；g3 = x3 + y3 + z3 = X ； g4 = x4 + y4 + z4 = k 氺(x + z)；g5 = x5 + y5 + z5 = k 氺(_x + z)； 从上述表达式可以计算得到 X 轴的实际角速度 X = (gl + g2) / 2k = (g4 - g5) / 2k = g3 ； Y轴的实际角速度y = (g2 - gl) / 2k; Z轴的实际角速度z = (g4 + g5) / 2k; (3)、通过第一陀螺仪、第二陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪的实际输出分别得到X、Y、Z轴的实际角速度输出，通过第三陀螺仪的实际输出得到X轴的实际角速度输出，通过计算第一陀螺仪与第二陀螺仪的实际输出、第三陀螺仪的实际输出、第四陀螺仪与第五陀螺仪的实际输出分别同时得到X轴的实际角速度输出。为实现上述目的，本专利技术公开了多轴陀螺仪传感器系统，其包括第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪、第一微处理器及第二微处理器，所述第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪固定设置在基板上，所述第一陀螺仪、第二陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪与第一微处理器组成第一陀螺仪传感器系统，所述第三陀螺仪与第二微处理器组成第二陀螺仪传感器系统；其中，第三陀螺仪的敏感轴与多轴陀螺仪传感器系统的前后运动方向重合，第三陀螺仪感应前后运动方向的角速度；多轴陀螺仪传感器系统的前后运动方向为X轴方向，在第一陀螺仪传感器系统中，基板所在平面为X-Y平面，第一陀螺仪的敏感轴及第二陀螺仪的敏感轴分布在X-Y平面上，第一陀螺仪与X轴正方向的夹角为α，第二陀螺仪与X轴正方向的夹角为β，第四陀螺仪的敏感轴及第五陀螺仪的敏感轴分布在X-Z平面上，第四陀螺仪与X轴正方向的夹角为θ，第五陀螺仪与X轴正方向的夹角为ω，其中，I α-β I关O。且I α-β | Φ 180°，| θ-ω |关O。且 I θ -ω I Φ 180°。为实现上述目的，本专利技术公开了多轴陀螺仪传感器系统的备份方法，包括以下步骤 (1)、计算第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪的实际输出与X、Y、Z轴的实际角速度的关系；X、Y、Z轴的实际角速度为X、y、z，gl、g2、g3、g4、g5分别为第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪的实际输出，则gl = X氺cos ( a ) + y氺sin ( a ) ；g2 = x氺cos ( β ) + (-y)氺sin ( β ) 其中，|α-β|关O。且|α-β| 180°，且α和β为已知,通过上式,利用gl和g2计算得到X、y ; 第四陀螺仪的敏感轴及第五陀螺仪的敏感轴分布在x-z平面上，第四陀螺仪与X轴正方向的夹角为Θ，第五陀螺仪与X轴正方向的夹角为ω，可以得出 g4= x*cos ( θ ) + z*sin ( θ ) ；g5 = χ 氺 cos(co) + (_z)氺 sin (ω) 其中，|θ-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴陀螺仪传感器系统，其特征在于：包括第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪、第一微处理器及第二微处理器，所述第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪固定设置在基板上，所述第一陀螺仪、第二陀螺仪、第四陀螺仪、第五陀螺仪与第一微处理器组成第一陀螺仪传感器系统，所述第三陀螺仪与第二微处理器组成第二陀螺仪传感器系统；其中，第三陀螺仪的敏感轴与多轴陀螺仪传感器系统的前后运动方向重合，第三陀螺仪感应前后运动方向的角速度；多轴陀螺仪传感器系统的前后运动方向为X轴方向，在第一陀螺仪传感器系统中，基板所在平面为X?Y平面，第一陀螺仪的敏感轴及第二陀螺仪的敏感轴分布在X?Y平面上，第一陀螺仪与第二陀螺仪正交放置且均与X、Y轴成45°角；第四陀螺仪的敏感轴及第五陀螺仪的敏感轴分布在X?Z平面上，第四陀螺仪及第五陀螺仪正交放置且均与X、Z轴成45°角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴细龙，李玉成，
申请(专利权)人：东莞易步机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：