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MEMS加速度传感器的飞行器倾角测量的方案

发布时间 : 2022-11-27 11:57:39

在空间飞行器的惯性测量系统,机器人的机械臂延展确定,车船体倾斜测量,岩体倾向判断和工程钻孔轨迹检测等许多方面都需要测量物体的倾斜和方向等参数。
飞行器上的姿态指示系统主要是指测量和指示飞机姿态的仪表系统,它为飞行员和其他机载电子设备(如飞行指引系统,自动飞行控制系统和雷达等)提供俯仰角,横滚角和偏航角等参数信息。传统姿态指示系统主要由地平仪飞行器,转弯仪和侧滑仪组成,体积较大,结构复杂且精度较差,现在广泛使用的数字式姿态指示系统采用了高精度陀螺和加速度计,精度大大提高,但由于传统的高精度陀螺扛过载能力较差,体积大且价格贵,其应用领域受到极大的限制。
随着MEMS技术的发展,采用了MEMS的加速度传感器应用到小型飞行器上的条件变得成熟起来。基于MEMS技术的加速度传感器除了具有上述有点。还具有扛冲击,高可靠性和寿命长等优点。
在地球任何物体都受到重力的作用产生加速度,加速度传感器可以用来测定变化或恒定的加速度。
把三轴加速度传感器固定在物体上,当物体姿态改变事,加速度传感器的敏感轴相对于重力场发生变化,加速度传感器的敏感轴输出重力在其相应方向产生的重力分量信号。在静止状态下,3个轴向的输出为重力加速度分别在3个轴向的分量,输出的大小与3个轴向与竖直方向的夹角有关。

轴向与竖直方向的夹角越小,其输出值就越大,反之,输出就越小。因而通过3个轴向输出的大小,就可以推出3个轴向与竖直方向的夹角,从而解算出相关的倾角信息。倾角指示系统主要由MEMS加速度传感器,信号调理电路,单片机,电压基准电路和串行通信接口电路等部分组成,系统框图如下通过上述设计,便可得到飞行器的倾角信息。

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