專利名稱：微姿態參考系統參數解算電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬導航、制導與控制技術領域，特別涉及姿態參考系統的電路設計，可以廣泛應用于航空、航天、地質勘探、工業測控、機器人、自動駕駛儀、衛星接收天線等小型載體的姿態控制等相關領域。
背景技術：
隨著科學技術的發展，目前已有各種姿態參考系統，其核心姿態解算電路上也各有優點和特色，但也有固有的不足之處。綜合各種姿態解算電路的優勢，克服其中的缺點， 形成了一種新的姿態解算電路。姿態解算電路可以采集陀螺儀、加速度計等慣性敏感器件的電壓輸出，通過多路選通開關和A/D轉換芯片逐一進行模數轉換，轉化為數字量后送入ARM芯片進行處理。在 ARM芯片內進行溫度補償和姿態解算后，得到的載體姿態參數通過串口通訊芯片輸出到計算機。姿態解算電路主要是提高了姿態參考系統的精度，是姿態參考系統的核心。它的特點是功耗低、精度高、抗干擾能力強、調試靈活方便。
發明內容本實用新型的目的是提供一種功耗低、精度高、應用范圍廣的微姿態參考系統參數解算電路。本實用新型采用IOV 40V直流供電，標準RS-422或RS-485等串行通訊接口。本實用新型集高精度數字化數據采集與存儲、溫度補償處理為一體，能夠提供運動載體在慣性空間內三個軸的線加速度信息、轉動角速度信息和規定導航坐標系的姿態信息，另外在ARM中嵌入導航算法，輸出運動載體的速度和位置信息。本實用新型的特征在于由陀螺儀組、加速度計組、DC/DC電源模塊、防反接電路、A/ D模塊、電壓補償模塊、CPU組合模塊和串行通信模塊組成。外部電源通過防反接電路連接到陀螺儀組、加速度計組、DC/DC電源模塊，陀螺儀組、加速度計組的輸出分別連接到A/D模塊、經過A/D轉換后輸出到CPU組合模塊，再通過串行通信模塊對外輸出，DC/DC電源模塊分別連接到A/D模塊、CPU組合模塊和串行通信模塊，為相應模塊提供電源供應。本實用新型的關鍵是通過A/D模塊采集陀螺儀和加速度計溫度的變化對傳感器輸出進行實時補償， 克服了低成本傳感器性能隨溫度的波動而降低的缺點，提高了姿態參考系統的輸出精度。本實用新型主要用于導航、制導與控制技術領域運動載體的姿態解算。
圖1為本實用新型的總體電路原理框圖。圖2為3軸相互正交的加速度計的電路原理框圖。圖3為3軸相互正交的陀螺儀的電路原理框圖。[0013]圖4為防反接電路的電路原理框圖。圖5為A/D模塊的電路原理框圖。圖6為電壓補償模塊的電路原理框圖。圖7為CPU組合模塊的電路原理框圖。圖8為串行通信模塊的電路原理框圖。
具體實施方式
參見附圖，本實用新型的總體電路原理框圖如圖1所示，主要由加速度計組、陀螺儀組、DC/DC電源模塊、防反接電路、A/D模塊、CPU組合模塊和串行通信模塊組成。其中DC/ DC電源模塊選用紋波小于IOmV的高精度DC/DC電源模塊，可以提供穩定的工作電源。加速度計組的電路原理框圖見圖2，由3軸相互正交的加速度計及其信號放大器、 處理電路構成。陀螺儀組的電路原理框圖見圖3，由3軸相互正交的陀螺儀及其信號放大器、處理電路。防反接電路的電路原理框圖見圖4，選用2只二極管組成防反接電路，在電源正負極接反時保護整個系統電路不受破壞。A/D模塊的電路原理框圖見圖5，選用由模擬開關芯片和模數轉換芯片組成的多路選通A/D模塊，解決了多路A/D轉換的電路問題。電壓補償模塊的電路原理框圖見圖6，通過A/D采集傳感器溫度的波動從而對陀螺儀和加速度計傳感器輸出進行實時補償。CPU組合模塊的電路原理框圖見圖7，選用ARM芯片組成CPU組合模塊，用于接收數字化后的陀螺儀和加速度計傳感器輸出，將其進行溫度補償及標定處理得到對應的物理量。串行通信模塊的電路原理框圖見圖8，選用MAX490芯片組成串行通信模塊，通過 RS-422通訊協議發送系統的輸出值。
權利要求1.微姿態參考系統參數解算電路，其特征在于由陀螺儀組、加速度計組、DC/DC電源模塊、防反接電路、A/D模塊、電壓補償模塊、CPU組合模塊和串行通信模塊組成；外部電源通過防反接電路連接到陀螺儀組、加速度計組、DC/DC電源模塊，陀螺儀組、加速度計組的輸出分別連接到A/D模塊、經過A/D轉換后輸出到CPU組合模塊，再通過串行通信模塊對外輸出，DC/DC電源模塊分別連接到A/D模塊、CPU組合模塊和串行通信模塊，為相應模塊提供電源供應。
2.根據權利要求1所述的微姿態參考系統參數解算電路，其特征是選用紋波小于IOmV 的高精度DC/DC電源模塊。
3.根據權利要求1所述的微姿態參考系統參數解算電路，其特征是選用2只二極管組成防反接電路。
4.根據權利要求1所述的微姿態參考系統參數解算電路，其特征是選用由模擬開關芯片和模數轉換芯片組成的多路選通模數轉換電路。
5.根據權利要求1所述的微姿態參考系統參數解算電路，其特征是通過A/D采集傳感器溫度的波動從而對陀螺儀和加速度計傳感器輸出進行實時補償。
6.根據權利要求1所述的微姿態參考系統參數解算電路，其特征是選用ARM芯片組成 CPU組合模塊。
7.根據權利要求1所述的微姿態參考系統參數解算電路，其特征是選用MAX490芯片組成串行通信模塊。
專利摘要微姿態參考系統參數解算電路屬導航、制導與控制技術領域。本實用新型在于由陀螺儀模塊，加速度計模塊，DC/DC電源模塊，防反接電路，A/D模塊，電壓補償模塊，ARM組合模塊和串行通信模塊組成；外部電源通過防反接電路連接到陀螺儀組、加速度計組、DC/DC電源模塊，陀螺儀組、加速度計組的輸出分別連接到A/D模塊、經過A/D轉換后輸出到CPU組合模塊，再通過串行通信模塊對外輸出，DC/DC電源模塊分別連接到A/D模塊、CPU組合模塊和串行通信模塊，為相應模塊提供電源供應。本實用新型的關鍵是通過A/D模塊采集陀螺儀和加速度計溫度的變化對傳感器輸出進行實時補償，克服了低成本傳感器性能隨溫度的波動而降低的缺點，提高了姿態參考系統的輸出精度。
文檔編號G01C21/18GK202008367SQ201020651708
公開日2011年10月12日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者余楊, 湯浩, 王春立, 胡向陽, 魯政 申請人:北京中兵泰克科技有限公司