基于ARM的冗余微加速度計(jì)組合設(shè)計(jì).pdf

1、航向速度與姿態(tài)航向是慣導(dǎo)系統(tǒng)中必不可少的重要參數(shù)。具有高度復(fù)雜性的現(xiàn)代航天器，尤其是有人駕駛的由數(shù)百萬組件構(gòu)成的航天器，要求能夠?qū)崟r(shí)得到載體的航向和姿態(tài)參數(shù)，同時(shí)要求慣導(dǎo)系統(tǒng)必須具備體積小、費(fèi)用低、功耗低、噪聲低、維護(hù)簡(jiǎn)單、精度高、穩(wěn)定性好、啟動(dòng)快、全時(shí)間工作能力好和實(shí)時(shí)性能強(qiáng)等高性能的工作要求，傳統(tǒng)的慣性測(cè)量單元由于體積大、費(fèi)用昂貴、可靠性較低且誤差較高的缺點(diǎn)已經(jīng)無法滿足上述指標(biāo)的要求。
　　以MEMS(Micro-Electr

2、o-Mechanical System)器件為主的慣性測(cè)量組合技術(shù)是最近幾年研發(fā)出來的一項(xiàng)即不憑借外部信號(hào)也不向外部散射能量的自主式新型技術(shù)，具有良好的隱蔽性、極高的數(shù)據(jù)傳輸速度、短時(shí)高精度、極好的穩(wěn)定性、小型化的體積和輕重量的優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的彌補(bǔ)傳統(tǒng)慣測(cè)組合技術(shù)難以克服的缺點(diǎn)。加之32位微控制器技術(shù)的突破性進(jìn)展以及高性能 MEMS傳感器件產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)，使得設(shè)計(jì)這種滿足高性能要求的微型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)變成了現(xiàn)實(shí)。
　　本文以航天器中慣

3、測(cè)組合系統(tǒng)的微型化與集成化為背景，設(shè)計(jì)了采用基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的STM32F417ZG微控制器為主控單元，帶有無線發(fā)送功能、RS232接口、CAN接口和RS422/RS485接口技術(shù)的具有六維測(cè)量輸出的集成化微型加速度計(jì)組合系統(tǒng)。
　　在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方面，采用硬件資源豐富且運(yùn)算速度高的ARM微控制器，大大提高了系統(tǒng)的性能。數(shù)據(jù)傳輸接口多，實(shí)際應(yīng)用變得非常的廣泛。使用數(shù)字型和模擬型加速度傳感器，輸出的加速度數(shù)據(jù)互為備

4、份互為驗(yàn)證（冗余），保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。
　　在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，編寫了系統(tǒng)的初始化程序和數(shù)據(jù)采集及傳輸?shù)膽?yīng)用程序，運(yùn)用LabVIEW軟件編寫了上位機(jī)接收采集數(shù)據(jù)的圖形界面程序。程序可移植性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用過程中非常的方便，為其他系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作提供了參考依據(jù)，并可以節(jié)省很多寶貴的時(shí)間開銷。
　　在加速度傳感器的誤差補(bǔ)償與標(biāo)定設(shè)計(jì)方面，提出了模擬型MEMS加速度傳感器的重力場(chǎng)翻滾法標(biāo)定方案與標(biāo)度變換的算法，和數(shù)字型 ME