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作者：

刘晓武

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摘要：

姿态传感器是检测载体姿态角度变化的一种重要工具,它在军事,工业,三航以及日常生活等领域中有着非常重要的作用.本文主要根据MEMS陀螺仪而设计出新型三维姿态传感器,该传感器可以进行三个方向的检测,同时也适用于各种环境下的角度测量. 本文首先对MEMS技术和姿态传感器技术发展与存在的问题进行了介绍.然后通过原理的分析,加速度和角速度与角度之间的转换关系的介绍,设计出姿态传感器的整体框架图,并根据框架图进行了具体的设计,其中包括以下各部分内容: 1对壳体部分进行了设计,根据"质量最轻,体积最小"原则设计出了传感器的壳体. 2对电路部分进行了设计,其中主要的电路有电源模块,控制器模块,倾角检测模块,陀螺仪模块,CAN通信模块,滤波器模块. 3对软件测量流程进行了设计. 其次针对传感器在高振动冲击,高电磁干扰等使用的环境中,在壳体与电路之间,硬件与软件之间进行了可靠性设计.通过各个部分的可靠性设计,使得传感器在各种环境中能够准确的进行持续工作. 最后根据系统的特点分析了误差的来源,然后经过相应的补偿使这些误差尽可能的消失或者减小,使得测量的数据有较高的真实性. 从实验验证的结果可以得出:本文所设计的三维姿态传感器可以基本满足各种使用条件,但是由于MEMS陀螺仪芯片自身的条件限制,相对于倾角传感器,该传感器只能测量精度0.06.(即约1密位)以内的角度测量.

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关键词：

陀螺仪 姿态传感器 微机电系统 可靠性 误差分析 非线性补偿

被引量：

6