杨朋伟

（中国人民武装警察部队工程大学装备工程学院，陕西 西安710086）

0 引言

在煤矿、铁矿及室内，GPS存在信号盲区，而强度定位信号衰减迅速，飞行时间定位精度不高，超宽带定位距离有限，要准确实现GPS盲区的定位，技术革新势在必行。随着Mems、Zigbee技术的发展，MEMS传感器己经广泛地运用于运动参数监测[1]和微型参数测量[2]。文章提出了一种传感器设备运动参数测量方法，为设备在GPS信号盲区的定位提供了依据。

1 系统总体方案

1.1 系统设计方案

安装在设备上的MEMS传感器对设备的运动参数进行实时采集，数据采集电路对采集的数据进行处理得到设备运动的数据参数，经Zigbee模块到计算终端，计算终端解算实现对设备运动参数的实时采集。系统主要包括：参数处理计算终端、传感器数据采集电路、Zigbee硬件电路。

1.2 系统硬件选型

系统传感器选取ADIS16405型号的惯性传感器单元[3]。选取Zigbee JN5139芯片作为数据采集处理及无线传输单元。

1.3 系统实现原理

MEMS惯性传感器利用内置的传感器单元，对设备运动参数进行实时采集。系统将设备跟踪捕捉系统中获得的设备运动信息，转换为系统中构建的设备模型的运动姿态信息，将运动数据参数转换为系统建立的三维设备运动姿态数据，进而进行设备的实时定位。

2 定位模型的建立

2.1 基本坐标系的建立

系统涉及坐标系：MEMS传感器坐标系、地磁坐标系和设备运动坐标系。

2.1.1 MEMS传感器坐标系

MEMS传感器坐标系OMXMYMZM：OM为传感器的重心，XM轴和YM轴分别与传感器的两条边平行，ZM轴垂直于传感器表面向上。……