CN216144351U - 一种基于差分阵列结构的ahrs测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于海上浮动平台的航姿测量装置，具体是一种基于差分阵列结构的AHRS测量装置。一种基于差分阵列结构的AHRS测量装置，包括差分阵列结构模型和微惯性测量单元；所述差分阵列结构模型具有空间坐标系结构；所述微惯性测量单元安装在所述差分阵列结构模型上。本实用新型提供的基于差分阵列结构的AHRS测量装置，差分阵列结构模型由空间直角坐标系原点与三个坐标轴轴向上三个点组成的传感器安装阵列构成，差分阵列结构模型坐标系的每一个坐标轴上可以同时感应两个加速度量，分别位于坐标原点和轴向位置，当模型在做横摇、纵摇以及旋转运动时，不同位置感应的向心加速度不一样，通过其差异来检测模型的运动干扰，提高AHRS在摇摆和旋转过程中的测量精度和准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于海上浮动平台的航姿测量装置，具体是一种基于差分阵列结构的AHRS测量装置。
背景技术
在基于微惯性测量单元（MIMU）的航姿参考系统（AHRS）研究中，目前针对海上浮动平台在横摇、纵摇以及旋转过程中产生的运动加速度干扰进行分离的方法一直是研究的热点。在方法上通常是利用加速度计测量值与重力加速度的比较这一基本过程来衡量运动干扰对姿态解算的影响，从而放大或缩小滤波器中系数，以此达到抑制运动干扰的目的。但是由于重力加速度在三轴加速度计中的分布通常是不均匀的，权重过小的运动轴上的运动加速度无法在比较中被敏感的表现出来，使得航姿参考系统短时间内完整准确的辨识和分离小幅渐变加速运动变得十分困难。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决AHRS对海上浮动平台如海洋浮标进行运动姿态测量中面对小幅渐变加速度干扰难以准确的辨识和分离，从而影响载体运动姿态测量精度的问题，提出了一种基于差分阵列结构的AHRS测量装置。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于差分阵列结构的AHRS测量装置，包括差分阵列结构模型和微惯性测量单元；所述差分阵列结构模型具有空间坐标系结构；所述微惯性测量单元安装在所述差分阵列结构模型上。
作为一种优选方式，所述的微惯性测量单元包括三轴加速度计和单轴加速度计；所述三轴加速度计安装在所述差分阵列结构模型的坐标系原点位置；单轴加速度计分别安装在所述差分阵列结构模型的三个坐标轴上；所述三轴加速度计的方向与坐标系的方向一致；三个单轴加速度计的方向分别与三轴加速度计的XYZ方向一致。
进一步优选地，所述单轴加速度计距离坐标系原点的距离不小于3cm。
进一步优选地，所述的微惯性测量单元还包括算法处理和控制单元，所述三个单轴加速度计和三轴加速度计分别与所述算法处理与控制单元连接。
进一步优选地，所述的微惯性测量单元还包括三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪与所述算法处理与控制单元连接。
进一步优选地地，所述的微惯性测量单元还包括三轴磁强计，所述三轴磁强计与所述算法处理与控制单元连接。
本实用新型提供的基于差分阵列结构的AHRS测量装置，差分阵列结构模型由空间直角坐标系原点与三个坐标轴轴向上三个点组成的传感器安装阵列构成，差分阵列结构模型坐标系的每一个坐标轴上可以同时感应两个加速度量，分别位于坐标原点和轴向位置，当模型在做横摇、纵摇以及旋转运动时，不同位置感应的向心加速度不一样，通过其差异来检测模型的运动干扰。这样同时也能够及时的捕捉到重力加速度所测定的水平面，帮助陀螺姿态进行误差补偿，避免长时间积分而造成误差累积，提高AHRS在摇摆和旋转过程中的测量精度和准确性。
附图说明
图1 为本发明基于差分阵列结构的AHRS测量装置的硬件安装结构示意图；
图2 为本发明基于差分阵列结构的AHRS测量装置的内部连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实施例提供的基于差分阵列结构的AHRS测量装置，包括差分阵列结构模型9、及微惯性测量单元。其中，差分阵列结构模型9为具有空间坐标系结构的模型载体，其坐标系原点与三个坐标轴轴向上三个点构成了传感器安装阵列，用于安装微惯性测量单元。微惯性测量单元包括1个三轴加速度计、3个单轴加速度计、1个三轴陀螺仪、1个三轴磁强计和算法处理与控制单元。
如图1所示，三轴加速度计7安装在差分阵列结构模型9的坐标系原点位置，3个单轴加速度计分别安装在差分阵列结构模型9的X、Y、Z三个坐标轴上，距离坐标系原点不低于3厘米，具体为：安装在Z轴上的第一单轴加速度计1、安装在X轴上的第二单轴加速度计2和安装在Y轴上的第三加速度计3。三轴陀螺仪6和三轴磁强计5分别安装在三轴加速度计7附近。
如图2所示，三轴加速度计、3个单轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁强计分别与算法处理与控制单元4连接。三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁强计、3个单轴加速度计均采用中低成本MEMS芯片。算法处理与控制单元4由单片机、通信接口构成，单片机可选ARM、DSP等为处理器。通信接口为串口，I2C或者SPI，把原始数据从微惯性测量单元传给处理器经过算法处理获得测量结果。处理器通过UART或RS232/485对外输出测量结果。
Claims (5)
1.一种基于差分阵列结构的AHRS测量装置，其特征在于：包括差分阵列结构模型和微惯性测量单元；所述差分阵列结构模型具有空间坐标系结构；所述微惯性测量单元安装在所述差分阵列结构模型上；所述的微惯性测量单元包括三轴加速度计和单轴加速度计；所述三轴加速度计安装在所述差分阵列结构模型的坐标系原点位置；单轴加速度计分别安装在所述差分阵列结构模型的三个坐标轴上；所述三轴加速度计的方向与坐标系的方向一致；三个单轴加速度计的方向分别与三轴加速度计的XYZ方向一致。
2.根据权利要求1所述的基于差分阵列结构的AHRS测量装置，其特征在于：所述单轴加速度计距离坐标系原点的距离不小于3cm。
3.根据权利要求1所述的基于差分阵列结构的AHRS测量装置，其特征在于：所述的微惯性测量单元还包括算法处理和控制单元，所述三个单轴加速度计和三轴加速度计分别与所述算法处理和控制单元连接。
4.根据权利要求3所述的基于差分阵列结构的AHRS测量装置，其特征在于：所述的微惯性测量单元还包括三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪与所述算法处理和控制单元连接。
5.根据权利要求4所述的基于差分阵列结构的AHRS测量装置，其特征在于：所述的微惯性测量单元还包括三轴磁强计，所述三轴磁强计与所述算法处理和控制单元连接。
Priority Applications (1)
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| CN202121757079.4U CN216144351U (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 一种基于差分阵列结构的ahrs测量装置 |
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Publications (1)
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| CN216144351U true CN216144351U (zh) | 2022-03-29 |
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Family Applications (1)
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| CN202121757079.4U Active CN216144351U (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 一种基于差分阵列结构的ahrs测量装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN216144351U (zh) |
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2021
- 2021-07-30 CN CN202121757079.4U patent/CN216144351U/zh active Active
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