基于ARM的冗余微加速度計組合設計.pdf

1、航向速度與姿態(tài)航向是慣導系統(tǒng)中必不可少的重要參數(shù)。具有高度復雜性的現(xiàn)代航天器，尤其是有人駕駛的由數(shù)百萬組件構成的航天器，要求能夠實時得到載體的航向和姿態(tài)參數(shù)，同時要求慣導系統(tǒng)必須具備體積小、費用低、功耗低、噪聲低、維護簡單、精度高、穩(wěn)定性好、啟動快、全時間工作能力好和實時性能強等高性能的工作要求，傳統(tǒng)的慣性測量單元由于體積大、費用昂貴、可靠性較低且誤差較高的缺點已經(jīng)無法滿足上述指標的要求。
　　以MEMS(Micro-Electr

2、o-Mechanical System)器件為主的慣性測量組合技術是最近幾年研發(fā)出來的一項即不憑借外部信號也不向外部散射能量的自主式新型技術，具有良好的隱蔽性、極高的數(shù)據(jù)傳輸速度、短時高精度、極好的穩(wěn)定性、小型化的體積和輕重量的優(yōu)點，能夠很好的彌補傳統(tǒng)慣測組合技術難以克服的缺點。加之32位微控制器技術的突破性進展以及高性能 MEMS傳感器件產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)，使得設計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。
　　本文以航天器中慣

3、測組合系統(tǒng)的微型化與集成化為背景，設計了采用基于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接口技術的具有六維測量輸出的集成化微型加速度計組合系統(tǒng)。
　　在系統(tǒng)硬件設計方面，采用硬件資源豐富且運算速度高的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，實際應用變得非常的廣泛。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、份互為驗證（冗余），保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實用性。
　　在系統(tǒng)軟件設計方面，編寫了系統(tǒng)的初始化程序和數(shù)據(jù)采集及傳輸?shù)膽贸绦?，運用LabVIEW軟件編寫了上位機接收采集數(shù)據(jù)的圖形界面程序。程序可移植性強，在實際應用過程中非常的方便，為其他系統(tǒng)的設計工作提供了參考依據(jù)，并可以節(jié)省很多寶貴的時間開銷。
　　在加速度傳感器的誤差補償與標定設計方面，提出了模擬型MEMS加速度傳感器的重力場翻滾法標定方案與標度變換的算法，和數(shù)字型 ME