一種微型慣性測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種慣性檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種微型慣性測量系統(tǒng)，屬于測量控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]慣性測量單元(英文:Inertial measurement unit，簡稱IMU)是測量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度的裝置。一般的，一個(gè)頂U(kuò)包含了三個(gè)單軸的加速度計(jì)和三個(gè)單軸的陀螺，加速度計(jì)檢測物體在載體坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立三軸的加速度信號(hào)，而陀螺檢測載體相對(duì)于導(dǎo)航坐標(biāo)系的角速度信號(hào)，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此解算出物體的姿態(tài)。在導(dǎo)航中用著很重要的應(yīng)用價(jià)值。IMU大多用在需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)備，如汽車和機(jī)器人上，也被用在需要用姿態(tài)進(jìn)行精密位移推算的場合，如潛艇、飛機(jī)、導(dǎo)彈和航天器的慣性導(dǎo)航設(shè)備等。隨著技術(shù)的發(fā)展，更小的器件、更小的部件，在許多方面都表現(xiàn)出了非常獨(dú)特的優(yōu)勢，有些航天、航空領(lǐng)域中出現(xiàn)了一大批小型化運(yùn)載體，這就要求它們的慣性測量單元的體積很小、重量很輕。
[0003]隨著微型制造技術(shù)和MEMS技術(shù)的發(fā)展，新一代微型MEMS陀螺儀和微型MEMS加速計(jì)迅速發(fā)展起來，為微型慣性測量單元的設(shè)計(jì)和研制提供了有力的支持。現(xiàn)有的微型慣性測量單元大多采用三個(gè)方向上使用同種類型的傳感器，組成立方體形的結(jié)構(gòu)。六塊加工精度很高的金屬板組成一個(gè)金屬六面體作為支架，在金屬六面體的六個(gè)金屬面上安裝陀螺儀和加速度計(jì)，加速度計(jì)安裝在六面體的三個(gè)互相垂直的中間，以保證三只加速度計(jì)敏感軸兩兩垂直且相交于空間同一點(diǎn)，陀螺儀的安裝保證三只陀螺儀的，敏感軸在空間兩兩垂直且與對(duì)應(yīng)加速度計(jì)敏感軸平行，這種結(jié)構(gòu)的慣性測量單元存在的缺點(diǎn)是，體積大、空間利用率不高、不利于微小化。還有一種結(jié)構(gòu)是對(duì)方形組合的改進(jìn)，相比上述的立方結(jié)構(gòu)，體積有了一定的減小，但是空間的利用率還是不高。因此為了進(jìn)一步更高程度的提高慣性測量單元的空間利用率，減小體積，需要從傳感器的結(jié)構(gòu)和原理著手，尋求最佳的解決方案。
[0004]例如申請?zhí)枮椤?01010250948.4”的一種微型慣性測量系統(tǒng)，涉及捷聯(lián)慣導(dǎo)技術(shù)。該發(fā)明從改進(jìn)慣性測量裝置的力學(xué)結(jié)構(gòu)入手，提供一個(gè)大幅度縮小慣性測量系統(tǒng)體積、三向等剛度減振結(jié)構(gòu)的微型慣性測量系統(tǒng)，克服三向剛度不等、共振激勵(lì)、以及產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)等缺陷，對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)造成的不良影響。系統(tǒng)包括傳感組件1.2、內(nèi)減振減震器、慣性檢測單元?dú)んw1.6、下蓋1.8等部件，內(nèi)減振器由若干具有適當(dāng)阻尼特性的內(nèi)減振單元構(gòu)成單元1.4組成，它們安裝在慣性檢測單元?dú)んw1.6內(nèi)壁S與傳感組件1.2的6個(gè)平面之間，內(nèi)減振單元的形變力軸相互正交，以均衡吸收并消耗來自運(yùn)載體的強(qiáng)迫振動(dòng)。
[0005]又如申請?zhí)枮椤?01410536806.2”的一種新型微型慣性測量單元組合，包括基座，所述基座上焊接有兩個(gè)梳齒式結(jié)構(gòu)的加速度計(jì)(敏感軸在芯片平面內(nèi))、一個(gè)單支點(diǎn)扭擺式結(jié)構(gòu)的加速度計(jì)(敏感軸垂直于芯片平面)、兩個(gè)單支點(diǎn)角振動(dòng)結(jié)構(gòu)的陀螺(敏感軸在芯片平面內(nèi))和一個(gè)線振動(dòng)結(jié)構(gòu)的陀螺(敏感軸垂直于芯片平面)。采用不同結(jié)構(gòu)的慣性傳感器來檢測加速度和角速率三個(gè)方向的分量，這樣可以不用過多的考慮各傳感器敏感軸的位置關(guān)系，從而可以使得結(jié)構(gòu)的排列更加緊湊，空間利用率達(dá)到最大化，可以采用疊層結(jié)
構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，抗沖擊能力強(qiáng)，適用于小型化和高過載場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)【背景技術(shù)】的不足提供了一種能夠可準(zhǔn)確跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、成本低的微型慣性測量系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種微型慣性測量系統(tǒng)，包含角速度傳感器、加速度傳感器、放大整形電路、微控制器模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述角速度傳感器和加速度傳感器分別通過放大整形電路連接微控制器模塊，所述顯示模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊連接在微控制器模塊的相應(yīng)端口上；其中，角速度傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測載體三個(gè)軸向角速度參數(shù)；
加速度傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測載體三個(gè)軸向加速度參數(shù)；
放大整形電路，用于對(duì)檢測的三個(gè)軸向角速度參數(shù)和三個(gè)軸向加速度參數(shù)進(jìn)行放大整形處理，進(jìn)而傳輸至微控制器模塊；
微控制器模塊，用于根據(jù)接收的放大整形處理后的三個(gè)軸向角速度參數(shù)和三個(gè)軸向加速度參數(shù)進(jìn)而分析得出載體的移動(dòng)軌跡；
顯示模塊，用于實(shí)時(shí)顯示微控制器模塊分析得出的載體的移動(dòng)軌跡；
數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將微控制器模塊分析得出的載體的移動(dòng)軌跡傳輸至監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0008]作為本發(fā)明一種微型慣性測量系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述加速度傳感器的芯片型號(hào)為KXR94。
[0009]作為本發(fā)明一種微型慣性測量系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述角速度傳感器的芯片型號(hào)為IDG-300。
[0010]作為本發(fā)明一種微型慣性測量系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述微控制器模塊采用AVR系列單片機(jī)。
[0011]作為本發(fā)明一種微型慣性測量系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述顯示模塊采用IXD顯示屏。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明體積小、質(zhì)量輕、功耗低、成本低；
2、本發(fā)明通過精確測量載體的3個(gè)軸向角速度信息和3個(gè)軸向加速度信息進(jìn)而精確得出載體的移動(dòng)軌跡。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
如圖1所示，一種微型慣性測量系統(tǒng)，包含角速度傳感器、加速度傳感器、放大整形電路、微控制器模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述角速度傳感器和加速度傳感器分別通過放大整形電路連接微控制器模塊，所述顯示模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊連接在