[發明專利]一種MEMS慣性測量組合

有效

• 申請號: 202010024419.6
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111121773B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 惠敬;譚旭;王敏;江亭薇
• 申請（專利權）人: 陜西華燕航空儀表有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S19/46
• 代理公司: 西安泛想力專利代理事務所(普通合伙) 61260
• 代理人: 石琳丹

本發明提供一種MEMS慣性測量組合，包括MEMS慣性組件和電路板組件以及結構組件，所述MEMS慣性組件包括三軸MEMS陀螺儀和三軸MEMS加速度計，所述電路板組件包括電源板、數據采集及解算模塊和通訊控制模塊，其中數據采集及解算模塊獲取來自MEMS慣性組件的角速度信息和加速度信息，并參考通訊控制模塊獲取來自衛星導航接收機的GPS數據進行組合導航計算，不斷修正慣性導航誤差。與現有技術相比，本發明通過MEMS慣性組件與外部導航信息結合，采用傳遞對準算法、加速度計調平算法，實現了姿態測量、安裝誤差修正、自檢測、實時輸出載機的姿態信息等功能，系統功耗低，產品交付周期短，對操作人員的技術要求低。

技術領域

本發明涉及一種涉及MEMS慣性導航和防護性能技術。

背景技術

捷聯航姿系統是一種重要的機載導航設備，由光纖陀螺構成的捷聯航姿系統在軍民用領域得到了越來越廣泛的應用。光纖陀螺構成的捷聯航姿系統特點是導航精確度高，該類產品的缺點是體積大、重量大、功耗高、結構復雜、對操作人員的技術要求高，產品交付周期長。

現有產品主要長期在陸地環境中使用，對產品的大氣環境要求普遍較低，近年來，產品在海洋環境中使用周期增大，使用期間一旦產品被腐蝕，則安裝精度、絕緣性能、元器件性能都會受影響，最終會導致產品的性能和可靠性下降。為確保產品的外觀質量和性能不下降，對濕熱、霉菌、鹽霧及酸性大氣環境需要嚴格防護措施。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：背景技術中提到的捷聯航姿系統功耗高、對操作人員的技術要求高，產品交付周期長等問題。

本發明的技術方案如下：

一種MEMS慣性測量組合，包括MEMS慣性組件和電路板組件以及結構組件，所述MEMS慣性組件包括三軸MEMS陀螺儀和三軸MEMS加速度計，所述電路板組件包括電源板、數據采集及解算模塊和通訊控制模塊，其中數據采集及解算模塊獲取來自MEMS慣性組件的角速度信息和加速度信息，并參考通訊控制模塊獲取來自衛星導航接收機的GPS數據進行組合導航計算，不斷修正慣性導航誤差。

可選的，所述數據采集及解算模塊存儲的第一部分程序指令在加載時執行以下步驟實現傳遞對準功能：

1)建立主慣導誤差模型，引入速度誤差和姿態誤差計算公式；

2)建立MEMS慣性測量組合誤差模型，引入MEMS慣性測量組合姿態矩陣

式中，I為單位陣；矩陣E中φ為步驟1)中解算得到的姿態誤差角；

3)建立傳遞對MEMS慣性測量組合卡爾曼濾波模型：

式中，

式中，w＝[(w_eb)^T?(w_db)^T?(0_3×1)^T?(0_3×1)^T?(0_3×1)^T?(0_3×1)^T?(w_thetak)^T]^T

其中，φ為步驟1)中得到的姿態誤差角；

δvⁿ為步驟1)中得到的速度誤差；

ε^b為MEMS慣性測量組合陀螺儀零偏誤差；

為MEMS慣性測量組合加速度計零偏誤差；

(mub)^T為MEMS慣性測量組合與主慣導之間的固定安裝角偏差；