專利名稱：慣性測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于自動測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種慣性測量裝置。
背景技術(shù)：
慣性測量裝置是用于實(shí)時(shí)測量載體的旋轉(zhuǎn)角速率和運(yùn)動加速度的一種 傳感器，在飛機(jī)、輪船、車輛、導(dǎo)彈、機(jī)器人等姿態(tài)測量及控制、天線、平 臺的穩(wěn)定控制中，慣性測量裝置是不可或缺的部分。但傳統(tǒng)的慣性測量裝置 存在重量、體積及功耗偏大、可靠性不高、成本高昂，成為制約慣性測量裝 置在這些領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要因素，迫切需要進(jìn)行改進(jìn)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種慣性測量裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的重 量、體積及功耗偏大、可靠性不高、成本高昂的問題。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是， 一種慣性測量裝置，包括信號處理模 塊和數(shù)據(jù)采集模塊連接而成，所述的信號處理模塊又包括內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)，
內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)與非易失存儲器靜態(tài)存儲器、電源、看門狗分別連接，內(nèi) 部解算計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入接口與轉(zhuǎn)換模塊連接，轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連
接，內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸出接口通過RS422數(shù)據(jù)線與外接設(shè)備連接；所 述的數(shù)據(jù)采集模塊包括三軸加速度計(jì)和三軸陀螺組成。
本實(shí)用新型的慣性測量裝置，其特征還在于所述的轉(zhuǎn)換模塊包括依次
連接的模擬信號預(yù)處理模塊、模擬開關(guān)及A/D轉(zhuǎn)換器。
本實(shí)用新型的慣性測量裝置，采用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的高精度六自由度慣性測量裝置，整體可靠性高，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，重量、體積小，成本低。

圖1是本實(shí)用新型慣性測量裝置的模塊框圖； 圖2是本實(shí)用新型裝置中的轉(zhuǎn)換模塊框圖。
圖中，l.信號處理模塊，2.轉(zhuǎn)換模塊，3.非易失存儲器，4.靜態(tài)存儲器， 5.RS422數(shù)據(jù)線，6.電源，7.內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)，8.看門狗，9激據(jù)采集模塊， 10、三軸加速度計(jì)，ll.三軸陀螺，12.模擬信號預(yù)處理模塊，13.模擬開關(guān)， 14.A/D轉(zhuǎn)換器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。 如圖l，本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)是，包括信號處理模塊1和數(shù)據(jù)采集模. 塊9連接而成，所述的信號處理模塊1又包括內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)7，內(nèi)部解算 計(jì)算機(jī)7與非易失存儲器3、靜態(tài)存儲器4、電源6、看門狗8分別連接，內(nèi) 部解算計(jì)算機(jī)7的數(shù)據(jù)輸入攀口與轉(zhuǎn)換模塊2連接，'轉(zhuǎn)換模塊2與數(shù)據(jù)采集 模塊9連接，數(shù)據(jù)采集模塊9包括三軸加速度計(jì)10和三軸陀螺11組成，內(nèi) 部解算計(jì)算機(jī)7的數(shù)據(jù)輸出接口通過RS422數(shù)據(jù)線5與外接設(shè)備連接。
本實(shí)角新型裝置中的三軸加彈度計(jì)IO和三軸陀螺11均采用微機(jī)電系統(tǒng) (Micro Electro-Mechanical Systems, MEMS)技術(shù)的高性能、低價(jià)位的慣性' 測量裝置，可精確測量載體在空間坐標(biāo)系中三個(gè)軸的姿態(tài)(傾斜、俯仰、偏 航)、角速率和線加速度，并采用現(xiàn)代數(shù)字濾波及誤差估計(jì)技術(shù)，對陀螺和 加速度信號進(jìn)行補(bǔ)償，保證在動態(tài)環(huán)境下的可靠性和測量精度。三軸陀螺11 采用微機(jī)械技術(shù)加工的石英角速率陀螺，主要技術(shù)指標(biāo)是，標(biāo)準(zhǔn)測量范圍為 士100。C，零偏為0.15° /s，偏值穩(wěn)定性為0.0r /s，隨機(jī)游走為<0.13° /hr"2，非線性為<0.2%，交叉耦合為《1%，分辨率為<0.05° /s，帶寬為40Hz。三 軸加速度計(jì)10的主要技術(shù)指標(biāo)是，量程為士5g ，零偏為"mg,偏值穩(wěn)定性 為<0.5 (mg) (lo)，非線性(全量程)為《0.5%，交叉耦合為1%，分辨 率為0.5mg，帶寬為50Hz。電源6采用8 32VDC，功率< 2.5 W。
如圖2，本實(shí)用新型裝置中的轉(zhuǎn)換模塊2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是，包括依次連接 的模擬信號預(yù)處理模塊12、模擬開關(guān)13及A/D轉(zhuǎn)換器14，用于將三軸加速 度計(jì)IO和三軸陀螺11分別采集得到的模擬信號進(jìn)行預(yù)處理并及時(shí)轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號，輸入到內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)7中進(jìn)行解算。
本實(shí)用新型裝置的基本工作原理是，采用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的高精度六自 由度慣性測量裝置，包含三個(gè)采用微機(jī)械技術(shù)加工的石英角速率陀螺、三個(gè) 高性能的加速度計(jì)，采用數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)，在全溫范圍(-55° C +85° C)內(nèi)，對各傳感器進(jìn)行降噪、溫度補(bǔ)償、非線性校正和交叉耦合補(bǔ)償' 及誤差修正。
本實(shí)用新型裝置中的陀螺的量程可根據(jù)用戶的要求在±50 ±500選擇， 陀螺的帶寬可設(shè)定，同時(shí)陀螺的性能指標(biāo)也發(fā)生改變。加速度的量程可根據(jù) 用戶的要求在土2 士25g選擇，加速度的帶寬可設(shè)定，同時(shí)加速度的性能指 標(biāo)也發(fā)生改變。本實(shí)用新型裝置采用高精度的MEMS傳感器，2~200HZ的 數(shù)字輸出速率，可靠性為5000小時(shí)MTBF工作溫度為-55'C 85'C，具有防 電磁兼容、隨機(jī)振動8g時(shí)為20~2000Hz、抗15000G的沖擊功能。
本實(shí)用新型裝置能夠?qū)崟r(shí)測量載體的三維角速率和三維線加速度，通過 內(nèi)部的信號補(bǔ)償與修正后，最終通過RS422接口以數(shù)字量的形式輸出，可廣 泛ik用于導(dǎo)航與控制、平臺、天線的穩(wěn)定、姿態(tài)航向參考系統(tǒng)(AHRS)、車 輛測試、普通工業(yè)測試、機(jī)器人領(lǐng)域。
權(quán)利要求1、一種慣性測量裝置，其特征在于包括信號處理模塊(1)和數(shù)據(jù)采集模塊(9)連接而成，所述的信號處理模塊(1)又包括內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)(7)，內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)(7)與非易失存儲器(3)、靜態(tài)存儲器(4)、電源(6)、看門狗(8)分別連接，內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)(7)的數(shù)據(jù)輸入接口與轉(zhuǎn)換模塊(2)連接，轉(zhuǎn)換模塊(2)與數(shù)據(jù)采集模塊(9)連接，內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)(7)的數(shù)據(jù)輸出接口通過RS422數(shù)據(jù)線(5)與外接設(shè)備連接；所述的數(shù)據(jù)采集模塊(9)包括三軸加速度計(jì)(10)和三軸陀螺(11)組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性測量裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換模 塊(2)包括依次連接的模擬信號預(yù)處理模塊(12)、模擬開關(guān)(13)及A/D 轉(zhuǎn)換器(14)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種慣性測量裝置，包括信號處理模塊和數(shù)據(jù)采集模塊連接而成，所述的信號處理模塊又包括內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)，內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)與非易失存儲器、靜態(tài)存儲器、電源、看門狗分別連接，內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入接口與轉(zhuǎn)換模塊連接，轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，內(nèi)部解算計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸出接口通過RS422數(shù)據(jù)線與外接設(shè)備連接，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括三軸加速度計(jì)和三軸陀螺組成。本實(shí)用新型的慣性測量裝置，采用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的高精度六自由度慣性測量裝置，整體可靠性高，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，成本低。
文檔編號G01P15/14GK201397343SQ20092003310
公開日2010年2月3日 申請日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者曲國福, 邢顯國 申請人:陜西瑞特測控技術(shù)有限公司