中国人民解放军海军七〇一工厂研发部 高 幸

载体动态水平姿态采集处理设计

中国人民解放军海军七〇一工厂研发部 高 幸

【摘要】针对载体在各种运动状态下，由于加速度干扰而影响水平姿态传感器检测精度的问题，研究了采用倾角传感器与陀螺为敏感元件的载体水平姿态采集处理方法。主要分析了敏感轴向角运动状态下的载体姿态算法，通过判定载体运动状态，计算、补偿载体倾角信息，提高传感器动态性能。

【关键词】水平姿态；动态；精度；陀螺；姿态算法

0 引言

在军事应用领域中，准确获取车辆、飞行器、舰船、导弹等运动姿态信息是对其进行监控的必备条件。目前广泛使用的摆式倾角传感器，是利用固体、液体、气体在重力场中摆的特性研制而成［1，2］。此类倾角传感器在静止状态下精度及稳定性较高，但由于结构原理的限制，在测量动态载体水平姿态角时无法获得较高精度，为弥补这一缺陷，将陀螺与倾角传感器结合起来研究了一种基于MEMS元件的载体水平姿态采集处理方法，通过研究载体姿态算法，准确判定载体姿态，计算倾角信息，可实时监测载体待测轴向的水平姿态信息。

1 总体设计

设计中，将倾角传感器及陀螺的敏感轴置于同一轴向，陀螺仅敏感待测轴向的角速度信息，倾角传感器敏感待测轴向的倾角信息，两者的输出共同判定载体运动姿态，计算输出载体实时倾角信息，系统框图如图1所示。敏感元件检测到的载体姿态信号同时被A/D采集并转化，通过单片机进行相应计算、补偿，主要包括采集信号、滤波、倾角传感器的零位偏移补偿、非线性度补偿、载体姿态判定以及动态精度补偿等，最后放大输出载体真实倾角信息。……