阅读说明：本技术 一种小体积高精度惯性测量单元 (Small-size high-precision inertial measurement unit ) 是由 周世纪 于 2020-02-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种小体积高精度惯性测量单元,包括结构腔体,在结构腔体设有主控电路板,X,Y轴传感器电路板,在所述主控电路板设有z轴传感器,X,Y轴传感器电路板设有X,Y轴传感器；主控电路板与X,Y轴传感器电路板的连接采用为L型插针连接器连接,形成一个整体后固定；通过通信接口能够接收GPS/北斗信号,在主处理器内部实现信息的融合,进而输出惯导组合的信息等；本发明不仅降低了陀螺加速度计信息噪声,减小了体积,降低了成本,而且实现了较高精度的信息融合,能够接收GPS/北斗信号,能够输出各种惯导组合的信息,实现角速率、加速度、海拔高度、磁航向和姿态测量。(The invention discloses a small-size high-precision inertia measurement unit, which comprises a structural cavity, wherein a main control circuit board and an X-axis and Y-axis sensor circuit board are arranged in the structural cavity, a z-axis sensor is arranged on the main control circuit board, and an X-axis sensor and a Y-axis sensor are arranged on the X-axis and Y-axis sensor circuit boards; the main control circuit board is connected with the X-axis sensor circuit board and the Y-axis sensor circuit board by adopting an L-shaped pin connector to form an integral body and then fixed; the GPS/Beidou signal can be received through the communication interface, information fusion is realized in the main processor, and then the information of the inertial navigation combination is output; the invention not only reduces the information noise of the gyro accelerometer, reduces the volume and the cost, but also realizes the information fusion with higher precision, can receive GPS/Beidou signals, can output the information of various inertial navigation combinations and realizes the measurement of angular rate, acceleration, altitude, magnetic heading and attitude.)

一种小体积高精度惯性测量单元

技术领域

本发明涉及惯性测量技术领域，更为具体地，涉及一种小体积高精度惯性测量单元。

背景技术

现有技术方案的问题点：1.现有技术方案产品输出的信息主要是陀螺及加速度计信息，缺少磁航向，高度计信息；2.现有产品输出的陀螺加速度计信息噪声较大；3.产品姿态输出精度较低；4.不能通过通信接口接收GPS/北斗信号，实现组合惯导的信息输出。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种小体积高精度惯性测量单元，不仅降低了陀螺加速度计信息噪声，减小了体积，降低了成本，而且实现了较高精度的信息融合，能够接收GPS/北斗信号，能够输出各种惯导组合的信息，实现角速率、加速度、海拔高度、磁航向和姿态测量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种小体积高精度惯性测量单元，包括结构腔体，在结构腔体设有主控电路板，X，Y轴传感器电路板，在所述主控电路板设有z轴传感器，X，Y轴传感器电路板设有X，Y轴传感器；且X,Y,Z轴采用陀螺阵列方式排布；主控电路板与X,Y轴传感器电路板的连接采用为L型插针连接器连接，形成一个整体后固定；通过通信接口能够接收GPS/北斗信号，在主处理器内部实现信息的融合，进而输出惯导组合的信息。

进一步的，所述主控电路板包括陀螺组件、加速度计组件、磁传感器、高度计、输入接口、主处理器、输出接口、通信接口、二次电源模块；且磁传感器、高度计集成设置在一起；陀螺组件、加速度计组件、磁传感器、高度计分别与输入接口连接，输入接口与主处理器连接，主处理器与输入输出接口连接，输入输出接口与通信接口连接；二次电源为输入输出部分，主处理器部分等供电。

进一步的，包括如下工作步骤：

1)通电；

2)主处理器采集X,Y轴陀螺、加速度计、高度计、磁传感器的信息，并在主处理器里进行信息融合；

3)主处理器对各种信息处理后，解算出航向、姿态、角速率、角加速度信息；

4)解算出的信息通过输入输出接口输出。

进一步的，主控电路板与X,Y轴传感器电路板的连接采用为L型插针连接器连接后形成的整体结构，采用四颗螺钉以及硅凝胶进行稳固。

进一步的，由所述结构腔体和主控电路板形成的整体结构，采用三角形排列的三颗M4*10螺钉与被测物体稳固。

进一步的，在步骤2)中，主处理器采集X,Y轴陀螺、加速度计、高度计、磁传感器的信息，通过数字滤波及温度补偿处理后，并在主处理器中进行信息融合。

进一步的，所述通信接口包括RS422串行接口。

进一步的，对主控电路板与X,Y轴传感器电路板的连接采用为L型插针连接器连接后形成的整体结构，采用四颗M2螺钉以及硅凝胶进行稳固。

本发明的有益效果是：

(1)本发明X,Y,Z轴采用陀螺阵列方式排布，不仅降低了陀螺加速度计信息噪声，减小了体积，降低了成本，而且由于可以采用较低精度和较低成本的陀螺组合，从而实现了较高精度的信息融合；通过通信接口接收GPS/北斗信号，在主处理器内部实现各种信息的融合，进而能够输出各种惯导组合的信息，实现角速率、加速度、海拔高度、磁航向等信息的精确输出和姿态测量，可用于导弹、智能弹药、无人机、无人航空器、车辆、水中兵器和各种稳定平台的姿态测量、导航与制导等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明实施例一的结构组成示意图；

图3为本发明实施例一的第一外形及安装尺寸示意图；

图4为本发明实施例一的第二外形及安装尺寸示意图；

图5为本发明实施例一的第三外形及安装尺寸示意图；

图6为本发明实施例一的第四外形及安装尺寸示意图；

图中，32-X轴传感器，33-固定螺钉，34-主电路板，35-信号输入输出连接器，36-Y轴传感器。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。本说明书中公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在对实施例进行描述之前，需要对一些必要的术语进行解释。例如：

若本申请中出现使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本发明的教导。应当理解的是，若提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。

在本申请中出现的各种术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本发明的限定，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式意图也包括复数形式。

当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。

如图1所示，一种小体积高精度惯性测量单元，包括结构腔体，在结构腔体设有主控电路板，在所述主控电路板设有z轴传感器，X轴传感器，Y轴传感器；且X,Y,Z轴采用陀螺阵列方式排布；主控电路板与X,Y轴传感器电路板的连接采用为L型插针连接器连接，形成一个整体后固定；通过通信接口能够接收GPS/北斗信号，在主处理器内部实现信息的融合，进而输出惯导组合的信息。

进一步的，所述主控电路板包括陀螺组件、加速度计组件、磁传感器、高度计、输入接口、主处理器、输出接口、通信接口、二次电源模块；且磁传感器、高度计集成设置在一起；陀螺组件、加速度计组件、磁传感器、高度计分别与输入接口连接，输入接口与主处理器连接，主处理器与输入输出接口连接，输入输出接口与通信接口连接；二次电源为输入输出部分，主处理器部分等供电。

进一步的，包括如下工作步骤：

1)通电；

2)主处理器采集X,Y轴陀螺、加速度计、高度计、磁传感器的信息，并在主处理器里进行信息融合；

3)主处理器对各种信息处理后，解算出航向、姿态、角速率、角加速度信息；

4)解算出的信息通过输入输出接口输出。

进一步的，主控电路板与X,Y轴传感器电路板的连接采用为L型插针连接器连接后形成的整体结构，采用四颗螺钉以及硅凝胶进行稳固。

进一步的，由所述结构腔体和主控电路板形成的整体结构，采用三角形排列的三颗M4*10螺钉与被测物体稳固。

进一步的，在步骤2)中，主处理器采集X,Y轴陀螺、加速度计、高度计、磁传感器的信息，通过数字滤波及温度补偿处理后，并在主处理器中进行信息融合。

进一步的，所述通信接口包括RS422串行接口。

进一步的，对主控电路板与X,Y轴传感器电路板的连接采用为L型插针连接器连接后形成的整体结构，采用四颗M2螺钉以及硅凝胶进行稳固。

实施例一

一种小体积高精度惯性测量单元，包括结构腔体，在结构腔体设有主控电路板，在所述主控电路板设有z轴传感器，X轴传感器，Y轴传感器；且X,Y,Z轴采用陀螺阵列方式排布；主控电路板与X,Y轴传感器电路板的连接采用为L型插针连接器连接，形成一个整体后固定；通过通信接口能够接收GPS/北斗信号，在主处理器内部实现信息的融合，进而输出惯导组合的信息。

在本实施例中，本发明实施例一的布局结构，其中X轴传感器32，固定螺钉33，主电路板34，信号输入输出连接器35，Y轴传感器36设置位置如图2所示，安装尺寸如图2～6所示，本领域技术人员可以跟进实际情况进行灵活设置。在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用和以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实现本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的算法，方法或系统等，均在本发明的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。