[發明專利]具有冗余信號采集策略的MEMS慣性測量裝置

有效

• 申請號: 201611096117.X
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106643716B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 田新興;李濤;劉琳芝;王凱
• 申請（專利權）人: 中船重工西安東儀科工集團有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張恒陽

1.具有冗余信號采集策略的MEMS慣性測量裝置，其特征是:包括：安裝在裝置基座內的快速啟動MEMS傳感器模塊、高精度MEMS傳感器模塊、微處理器單元、電源模塊、SPI數據采集模塊、CAN通訊隔離驅動模塊，微處理器單元是裝置的核心，快速啟動MEMS傳感器模塊和高精度MEMS傳感器模塊通過SPI數據采集模塊與微處理器單元電連接，微處理器單元為SPI通訊主機，快速啟動MEMS傳感器模塊和高精度MEMS傳感器模塊為SPI通訊從機；SPI數據采集模塊包括快速啟動MEMS傳感器模塊、高精度MEMS傳感器模塊及微處理器單元的SPI接口；CAN通訊隔離驅動模塊和微處理器單元的CAN接口相連；電源模塊為微處理器單元、快速啟動MEMS傳感器模塊和高精度MEMS傳感器模塊提供3.3V直流電壓，為CAN通訊隔離驅動模塊提供5V和CAN5V兩組完全獨立的直流電；所述的裝置基座是慣性測量裝置結構的主體，其外形尺寸為59x69x38mm，材料為A12，裝置基座內部安裝快速啟動MEMS傳感器模塊、高精度MEMS傳感器模塊和信號處理電路板；快速啟動MEMS傳感器模塊安裝在裝置基座的內部右側面，高精度MEMS傳感器模塊安裝在裝置基座的底部,輸入輸出連接器固定在裝置基座的外部左側面,信號處理電路板上包括微處理器單元、電源模塊、SPI數據采集模塊和CAN通訊隔離驅動模塊，信號處理電路板通過螺釘安裝在裝置蓋板內表面；帶信號處理電路板的裝置蓋板內通過螺釘安裝在裝置基座的上端；所述的電源模塊包括5V/5W穩壓電源模塊、3.3V三端穩壓器和5V/1W穩壓電源模塊，其中5V/5W穩壓電源模塊選用24S05-5W，3.3V三端穩壓器選用78D33，5V/1W穩壓電源模塊選用B0505S-1W，外部直流電源經5V/5W穩壓電源模塊穩壓產生5V電源，5V電源再經過3.3V三端穩壓器產生3.3V電源，5V電源還經過5V/1W穩壓電源模塊產生3.3V電源，電源模塊的額定功率為3W；所述的快速啟動MEMS傳感器模塊選用ADI的ADIS16448傳感器組合，高精度MEMS傳感器選用ADI的ADIS16485傳感器組合，微處理器單元選用32位微處理器STM32F103,SPI通訊降噪模塊選用120歐姆電阻器；所述的微處理器單元的通用IO口PB1定義為ADIS16448傳感器組合的片選信號CS448、PB0定義為ADIS16485傳感器組合的片選信號CS485、PA5定義為SPI總線的時鐘信號SCLK、PA6定義為SPI總線的數據信號DIN、PA7定義為SPI總線的數據信號DOUT；SPI通訊降噪模塊是在CS448、CS485、SCLK、DIN、DOUT各信號線上并接對地120歐姆電阻器，降低了噪聲和SPI通訊誤碼率；所述的微處理器單元判斷系統上電時間小于高精度MEMS傳感器模塊的啟動時間時，通過SPI總線采集快速啟動MEMS傳感器模塊的數據；否則采集高精度MEMS傳感器模塊的數據；將采集到的 數據進行格式轉換、濾波、標定后輸出。

2.根據權利要求1所述的具有冗余信號采集策略的MEMS慣性測量裝置，其特征是:所述的CAN通訊隔離驅動模塊包括微處理器單元的CAN接口、高速光電耦合器和CAN驅動器，其中高速光電耦合器選用HCPL-0661，CAN驅動器選用TJA1050；微處理器單元的CAN接口為PA12和PA11，其中，PA12連接TXD信號，PA11連接RXD信號，TXD和RXD信號經光耦HCPL-0661隔離后連接到CAN驅動器TJA1050，高速光電耦合器與微處理器單元連接端采用5V供電，高速光電耦合器與CAN驅動器連接端采用CAN5V供電；CAN驅動器的CANH和CANL之間匹配電阻+4700PF的阻容網絡提高了總線的抗干擾及傳輸能力，其中阻容網絡中包含兩個60Ω電阻。