[發明專利]平面化微慣性導航系統

在審

• 申請號: 202110939914.4
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113790721A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 尚克軍;扈光鋒;王康;李光漢;譚宗禹;劉飛;黃妍妍;陳安升;侯鳳霞;林夢娜;袁書博
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種平面化微慣性導航系統，該平面化微慣性導航系統包括：三軸MEMS陀螺、三軸MEMS加速度計和基板，三軸MEMS陀螺和三軸MEMS加速度計均以平面貼裝方式布置在基板上；三軸MEMS陀螺包括第一平面軸MEMS陀螺、第二平面軸MEMS陀螺和Z軸MEMS陀螺，第一平面軸MEMS陀螺、第二平面軸MEMS陀螺和Z軸MEMS陀螺呈三軸正交設置；三軸MEMS加速度計包括第一平面軸MEMS加速度計、第二平面軸MEMS加速度計和Z軸MEMS加速度計，第一平面軸MEMS加速度計、第二平面軸MEMS加速度計和Z軸MEMS加速度計呈三軸正交設置。應用本發明的技術方案，能夠解決現有技術中微慣性導航系統體積過大不利于實現載體小型化集成的技術問題。

技術領域

本發明涉及平面化微慣性導航系統技術領域，尤其涉及一種平面化微慣性導航系統。

背景技術

微慣性導航系統通過MEMS陀螺和MEMS加速度計測量載體的角速率和加速度，可用于中小型無人機、機器人、車輛等載體以及各類穩定平臺的導航定位和穩定控制等，特別是中高精度微慣性導航系統，能夠在各類復雜應用環境中以較小的體積和重量為載體及穩定平臺提供自主可靠的線運動、角運動測量信息和導航定位信息。現有技術中具備自主導航能力的微慣性導航系統通常采用六面體臺體結構，通過將三軸MEMS陀螺和三軸MEMS加速度計分別正交布置在臺面上，實現立體三軸正交的角速率和加速度測量，以滿足慣性測量和導航解算的要求，這導致系統體積，重量較大，不利于各類載體的小型化一體化集成，同時嚴格的立體正交約束使得系統裝配和生產嚴重依賴人工操作，難以發揮當今先進自動化生產技術優勢實現低成本批量制造。

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。

本發明提供了一種平面化微慣性導航系統，該平面化微慣性導航系統包括：三軸MEMS陀螺、三軸MEMS加速度計和基板，三軸MEMS陀螺和三軸MEMS加速度計均以平面貼裝方式布置在基板上；三軸MEMS陀螺包括第一平面軸MEMS陀螺、第二平面軸MEMS陀螺和Z軸MEMS陀螺，第一平面軸MEMS陀螺、第二平面軸MEMS陀螺和Z軸MEMS陀螺呈三軸正交設置；三軸MEMS加速度計包括第一平面軸MEMS加速度計、第二平面軸MEMS加速度計和Z軸MEMS加速度計，第一平面軸MEMS加速度計、第二平面軸MEMS加速度計和Z軸MEMS加速度計呈三軸正交設置。

進一步地，第一平面軸MEMS陀螺和第二平面軸MEMS陀螺均采用離面檢測的音叉式敏感結構以實現與陀螺本身平行的平面軸角運動測量；Z軸MEMS陀螺采用水平面內檢測的音叉式敏感結構以實現與陀螺本身垂直的Z軸角運動測量。

進一步地，第一平面軸MEMS加速度計和第二平面軸MEMS加速度計均采用水平軸敏感結構以實現與加速度計本身平行的平面軸加速度測量；Z軸MEMS加速度計采用蹺蹺板架構的敏感結構以實現與加速度計本身垂直的Z軸加速度測量。

進一步地，三軸MEMS陀螺平面貼裝在基板的第一平面上，三軸MEMS加速度計平面貼裝在基板的與第一平面相背的第二平面上。

進一步地，基板為PCB基板。

進一步地，平面化微慣性導航系統還包括微處理器，微處理器布置在基板上，微處理器分別與三軸MEMS陀螺和三軸MEMS加速度計連接。

進一步地，微處理器通過SPI接口分別對三軸MEMS陀螺和三軸MEMS加速度計的數據進行同步采集。

進一步地，平面化微慣性導航系統還包括連接器，連接器布置在基板上，連接器與微處理器連接。

進一步地，連接器為微小型板對板連接器。

進一步地，微處理器布置在基板的第一平面上，連接器布置在基板的第二平面上；或，微處理器布置在基板的第二平面上，連接器布置在基板的第一平面上。