[發明專利]微慣性測量裝置

有效

• 申請號: 201210240106.X
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN102778232A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 李濱;馬林;邢飛;楊建中;尤政;段世忠;楊業;白太勛;張其濱;黃耀
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01P15/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 賈玉姣;宋合成

技術領域

本發明涉及慣性測量領域，尤其是涉及一種微慣性測量裝置。

背景技術

慣性測量技術可以獲得運動物體的姿態和位置，不依賴外部信息、不輻射信號，可以實現完全自主導航。微小飛行器運行過程中，具有高動態、大過載特點，GPS定位系統無法實現微小飛行器的實時導航。

慣性測量是以牛頓經典力學為基本原理來實現微小運動物體的導航。由加速度計測量得到物體的三軸加速度，結合陀螺儀測量得到物體的三軸角速度，測量得到運動物體的6個基本運動參數，通過計算可得到物體的姿態、運動速度和運動軌跡。

微小飛行器存在平穩和機動兩類運動階段，采用傳統的微慣性測量組合（包含三軸加速度計和三軸陀螺儀）無法實現不同類型階段的加速度測量。單獨采用大量程加速度計，存在加速度計分辨率較低，在平穩飛行階段測量精度差；單獨采用小量程加速度計，分辨率高，平穩飛行階段測量精度高，機動階段加速度超出量程而無法測量。而且，高動態情況，陀螺儀的測量誤差增大，造成姿態解算不準確，進而影響導航計算。另外，傳統的微慣性測量組合沒有采用減震措施，飛行器的機體震動直接被慣性傳感器感受，降低測量精度。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種微慣性測量裝置，所述微慣性測量裝置可用于測量微小飛行器高動態、大過載運動狀態下運動參數，并計算出微小飛行器的運動姿態和運動軌跡。

根據本發明的微慣性測量裝置，包括：殼體；頂蓋，所述頂蓋設在所述殼體的頂端且與所述殼體限定出腔室；主電路板，所述主電路板設在所述腔室內；微慣性測量組合，所述微慣性測量組合設在所述腔室內并與所述主電路板相連，所述微慣性測量組合包括三軸微機械陀螺儀、三軸微機械加速度計和三軸磁強計；和第一和第二雙軸微機械加速度計，所述第一和第二雙軸微機械加速度計分別設在所述腔室內且分別與所述主電路板相連。

根據本發明的微慣性測量裝置，通過設置兩套不同量程的加速度計，即小量程的三軸微機械加速度計和大量程的第一雙軸微機械加速度計和第二雙軸微機械加速度計，實現了微小飛行器平穩和機動運動狀態時加速度的準確測量，同時通過設置三軸磁強計并與三軸微機械陀螺儀和三軸微機械加速度計組合或與三軸微機械陀螺儀、第一雙軸微機械加速度計和第二雙軸微機械加速度計組合測量，大大提高了測量精度，減小測量誤差，從而可以更加準確地計算出微小飛行器的運動姿態和運動軌跡等，進而更好地了解微小飛行器不同運動狀態下的運動信息。

另外，根據本發明的微慣性測量裝置，還可以具有如下附加技術特征：

所述微慣性測量裝置還包括微慣性測量組合安裝盒，所述微慣性測量組合安裝盒設在所述腔室內，其中所述微慣性測量組合設在所述微慣性測量組合安裝盒內。

可選地，所述微慣性測量組合安裝盒由硬質塑料制成。由此，不僅可以更好地將微慣性測量組合固定在腔室內，同時采用硬質塑料材質的安裝盒還能減輕盒體的質量，且不會影響微慣性測量組合在測量微小飛行器運動時各項基本參數的精度，提高測量數據的準確性。

所述微慣性測量裝置進一步包括第一轉接板，其中所述微慣性測量組合通過所述第一轉接板與所述主電路板相連。

可選地，所述第一和第二雙軸微機械加速度計中的至少一個的量程為±70g。

有利地，所述第一雙軸微機械加速度計的量程為±70g，所述第二雙軸微機械加速度計的量程為±35g。

所述微慣性測量裝置還包括兩個安裝盒，所述兩個安裝盒分別設在所述腔室內，其中所述第一和第二雙軸微機械加速度計分別設在所述兩個安裝盒內。

可選地，所述安裝盒由硬質塑料制成。采用硬質塑料材質的安裝盒不僅能減輕盒體的質量，而且不會影響微慣性測量組合在測量微小飛行器運動時各項基本參數的精度，進一步提高了測量數據的準確性。

所述微慣性測量裝置進一步包括第二和第三轉接板，其中所述第一雙軸微機械加速度計通過所述第二轉接板與所述主電路板相連且所述第二雙軸微機械加速度計通過所述第三轉接板與所述主電路板。

所述第一雙軸微機械加速度計焊接至所述第二轉接板且所述第二雙軸微機械加速度計焊接至所述第三轉接板。

所述微慣性測量裝置進一步包括安裝支架，所述安裝支架設在所述腔室內，所述安裝支架包括：第一固定板，其中所述第二轉接板設在所述第一固定板上；和第二固定板，所述第二固定板的一端與所述第一固定板的一端相連且所述第二固定板與所述第一固定板之間的夾角范圍在90°±6′之間，其中所述第三轉接板設在所述第二固定板上。