专利名称：微姿态参考系统参数解算电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属导航、制导与控制技术领域，特别涉及姿态参考系统的电路设计，可以广泛应用于航空、航天、地质勘探、工业测控、机器人、自动驾驶仪、卫星接收天线等小型载体的姿态控制等相关领域。
背景技术：
随着科学技术的发展，目前已有各种姿态参考系统，其核心姿态解算电路上也各有优点和特色，但也有固有的不足之处。综合各种姿态解算电路的优势，克服其中的缺点， 形成了一种新的姿态解算电路。姿态解算电路可以采集陀螺仪、加速度计等惯性敏感器件的电压输出，通过多路选通开关和A/D转换芯片逐一进行模数转换，转化为数字量后送入ARM芯片进行处理。在 ARM芯片内进行温度补偿和姿态解算后，得到的载体姿态参数通过串口通讯芯片输出到计算机。姿态解算电路主要是提高了姿态参考系统的精度，是姿态参考系统的核心。它的特点是功耗低、精度高、抗干扰能力强、调试灵活方便。
发明内容本实用新型的目的是提供一种功耗低、精度高、应用范围广的微姿态参考系统参数解算电路。本实用新型采用IOV 40V直流供电，标准RS-422或RS-485等串行通讯接口。本实用新型集高精度数字化数据采集与存储、温度补偿处理为一体，能够提供运动载体在惯性空间内三个轴的线加速度信息、转动角速度信息和规定导航坐标系的姿态信息，另外在ARM中嵌入导航算法，输出运动载体的速度和位置信息。本实用新型的特征在于由陀螺仪组、加速度计组、DC/DC电源模块、防反接电路、A/ D模块、电压补偿模块、CPU组合模块和串行通信模块组成。外部电源通过防反接电路连接到陀螺仪组、加速度计组、DC/DC电源模块，陀螺仪组、加速度计组的输出分别连接到A/D模块、经过A/D转换后输出到CPU组合模块，再通过串行通信模块对外输出，DC/DC电源模块分别连接到A/D模块、CPU组合模块和串行通信模块，为相应模块提供电源供应。本实用新型的关键是通过A/D模块采集陀螺仪和加速度计温度的变化对传感器输出进行实时补偿， 克服了低成本传感器性能随温度的波动而降低的缺点，提高了姿态参考系统的输出精度。本实用新型主要用于导航、制导与控制技术领域运动载体的姿态解算。

图1为本实用新型的总体电路原理框图。图2为3轴相互正交的加速度计的电路原理框图。图3为3轴相互正交的陀螺仪的电路原理框图。[0013]图4为防反接电路的电路原理框图。图5为A/D模块的电路原理框图。图6为电压补偿模块的电路原理框图。图7为CPU组合模块的电路原理框图。图8为串行通信模块的电路原理框图。
具体实施方式
参见附图，本实用新型的总体电路原理框图如图1所示，主要由加速度计组、陀螺仪组、DC/DC电源模块、防反接电路、A/D模块、CPU组合模块和串行通信模块组成。其中DC/ DC电源模块选用纹波小于IOmV的高精度DC/DC电源模块，可以提供稳定的工作电源。加速度计组的电路原理框图见图2，由3轴相互正交的加速度计及其信号放大器、 处理电路构成。陀螺仪组的电路原理框图见图3，由3轴相互正交的陀螺仪及其信号放大器、处理电路。防反接电路的电路原理框图见图4，选用2只二极管组成防反接电路，在电源正负极接反时保护整个系统电路不受破坏。A/D模块的电路原理框图见图5，选用由模拟开关芯片和模数转换芯片组成的多路选通A/D模块，解决了多路A/D转换的电路问题。电压补偿模块的电路原理框图见图6，通过A/D采集传感器温度的波动从而对陀螺仪和加速度计传感器输出进行实时补偿。CPU组合模块的电路原理框图见图7，选用ARM芯片组成CPU组合模块，用于接收数字化后的陀螺仪和加速度计传感器输出，将其进行温度补偿及标定处理得到对应的物理量。串行通信模块的电路原理框图见图8，选用MAX490芯片组成串行通信模块，通过 RS-422通讯协议发送系统的输出值。
权利要求1.微姿态参考系统参数解算电路，其特征在于由陀螺仪组、加速度计组、DC/DC电源模块、防反接电路、A/D模块、电压补偿模块、CPU组合模块和串行通信模块组成；外部电源通过防反接电路连接到陀螺仪组、加速度计组、DC/DC电源模块，陀螺仪组、加速度计组的输出分别连接到A/D模块、经过A/D转换后输出到CPU组合模块，再通过串行通信模块对外输出，DC/DC电源模块分别连接到A/D模块、CPU组合模块和串行通信模块，为相应模块提供电源供应。
2.根据权利要求1所述的微姿态参考系统参数解算电路，其特征是选用纹波小于IOmV 的高精度DC/DC电源模块。
3.根据权利要求1所述的微姿态参考系统参数解算电路，其特征是选用2只二极管组成防反接电路。
4.根据权利要求1所述的微姿态参考系统参数解算电路，其特征是选用由模拟开关芯片和模数转换芯片组成的多路选通模数转换电路。
5.根据权利要求1所述的微姿态参考系统参数解算电路，其特征是通过A/D采集传感器温度的波动从而对陀螺仪和加速度计传感器输出进行实时补偿。
6.根据权利要求1所述的微姿态参考系统参数解算电路，其特征是选用ARM芯片组成 CPU组合模块。
7.根据权利要求1所述的微姿态参考系统参数解算电路，其特征是选用MAX490芯片组成串行通信模块。
专利摘要微姿态参考系统参数解算电路属导航、制导与控制技术领域。本实用新型在于由陀螺仪模块，加速度计模块，DC/DC电源模块，防反接电路，A/D模块，电压补偿模块，ARM组合模块和串行通信模块组成；外部电源通过防反接电路连接到陀螺仪组、加速度计组、DC/DC电源模块，陀螺仪组、加速度计组的输出分别连接到A/D模块、经过A/D转换后输出到CPU组合模块，再通过串行通信模块对外输出，DC/DC电源模块分别连接到A/D模块、CPU组合模块和串行通信模块，为相应模块提供电源供应。本实用新型的关键是通过A/D模块采集陀螺仪和加速度计温度的变化对传感器输出进行实时补偿，克服了低成本传感器性能随温度的波动而降低的缺点，提高了姿态参考系统的输出精度。
文档编号G01C21/18GK202008367SQ201020651708
公开日2011年10月12日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者余杨, 汤浩, 王春立, 胡向阳, 鲁政 申请人:北京中兵泰克科技有限公司