[發(fā)明專利]一種基于MEMS旋轉(zhuǎn)技術(shù)的尋北系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310265309.9
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103344226A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玲;賴際舟;呂品;吳奇;曾慶化;李榮冰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01C19/00
• 分類號: G01C19/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種基于MEMS旋轉(zhuǎn)技術(shù)的尋北系統(tǒng)，其特征在于包括導(dǎo)航模塊和轉(zhuǎn)臺模塊，

所述導(dǎo)航模塊包括：MEMS組件、MEMS數(shù)據(jù)采集模塊、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)；

所述轉(zhuǎn)臺模塊包括：轉(zhuǎn)動臺面、轉(zhuǎn)臺微控制器、電機(jī)驅(qū)動模塊、電機(jī)、測角模塊、測角元件信號調(diào)理電路、導(dǎo)電滑環(huán)；

MEMS組件設(shè)置在轉(zhuǎn)動臺面上，MEMS數(shù)據(jù)采集模塊檢測MEMS組件的初始方向信息，傳輸給導(dǎo)航計(jì)算機(jī)；電機(jī)驅(qū)動模塊與MEMS數(shù)據(jù)采集模塊相連接，接受MEMS數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)反饋；

轉(zhuǎn)動臺面的轉(zhuǎn)軸處設(shè)置導(dǎo)電滑環(huán)，測角模塊通過導(dǎo)電滑環(huán)采集轉(zhuǎn)動臺面的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)經(jīng)過測角元件信號調(diào)理電路傳輸至導(dǎo)航計(jì)算機(jī)；

導(dǎo)航計(jì)算機(jī)處理接收到的轉(zhuǎn)動臺面的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)和MEMS數(shù)據(jù)采集模塊采集到的MEMS組件的初始方向信息，經(jīng)過尋北解算發(fā)送控制信號至轉(zhuǎn)臺微控制器，轉(zhuǎn)臺微控制器將控制信號傳輸至電機(jī)驅(qū)動模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動固定在電機(jī)上的轉(zhuǎn)動臺面轉(zhuǎn)動，將MEMS組件轉(zhuǎn)動至真北方向。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS旋轉(zhuǎn)技術(shù)的尋北系統(tǒng)，其特征在于：所述MEMS組件為三個(gè)正交安裝的陀螺和三個(gè)正交安裝的加速度計(jì)。

3.一種如權(quán)利要求1所述的基于MEMS旋轉(zhuǎn)技術(shù)的尋北系統(tǒng)的尋北方法，具體如下：

（1）建立陀螺的等效輸出模型：

ωb=Csbωs=cos(Ωt)-sin(Ωt)0sin(Ωt)cos(Ωt)0001ωxωyωz=ωxcos(Ωt)-ωysin(Ωt)ωxsin(Ωt)+ωycos(Ωt)ωz]]>

其中，s為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，b為機(jī)體坐標(biāo)系，C表示旋轉(zhuǎn)矩陣，Ω為旋轉(zhuǎn)角速率，t為旋轉(zhuǎn)時(shí)間，ω_x、ω_y、ω_z分別為陀螺輸出的x、y、z軸分量；

（2）通過將步驟（1）的模型聯(lián)立如下公式，求得陀螺初始方向與真北方向的夾角θ：

θ=tan-1(ωx/ωy)]]>

其中，k為陀螺標(biāo)度因數(shù)，為當(dāng)?shù)氐乩砭暥龋?sub>e為地球坐標(biāo)系相對慣性坐標(biāo)系的角速率，ε為相應(yīng)的陀螺誤差。