MEMS加速度傳感器的飛行器傾角測量的方案

加速度傳感器的飛行器傾角測量的方案">
在空間飛行器的慣性測量系統(tǒng)，機(jī)器人的機(jī)械臂延展確定，車船體傾斜測量，巖體傾向判斷和工程鉆孔軌跡檢測等許多方面都需要測量物體的傾斜和方向等參數(shù)。
飛行器上的姿態(tài)指示系統(tǒng)主要是指測量和指示飛機(jī)姿態(tài)的儀表系統(tǒng)，它為飛行員和其他機(jī)載電子設(shè)備（如飛行指引系統(tǒng)，自動飛行控制系統(tǒng)和雷達(dá)等）提供俯仰角，橫滾角和偏航角等參數(shù)信息。傳統(tǒng)姿態(tài)指示系統(tǒng)主要由地平儀飛行器，轉(zhuǎn)彎儀和側(cè)滑儀組成，體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精度較差，現(xiàn)在廣泛使用的數(shù)字式姿態(tài)指示系統(tǒng)采用了高精度陀螺和加速度計，精度大大提高，但由于傳統(tǒng)的高精度陀螺扛過載能力較差，體積大且價格貴，其應(yīng)用領(lǐng)域受到極大的限制。
隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，采用了MEMS的加速度傳感器應(yīng)用到小型飛行器上的條件變得成熟起來。基于MEMS技術(shù)的加速度傳感器除了具有上述有點(diǎn)。還具有扛沖擊，高可靠性和壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
在地球任何物體都受到重力的作用產(chǎn)生加速度，加速度傳感器可以用來測定變化或恒定的加速度。
把三軸加速度傳感器固定在物體上，當(dāng)物體姿態(tài)改變事，加速度傳感器的敏感軸相對于重力場發(fā)生變化，加速度傳感器的敏感軸輸出重力在其相應(yīng)方向產(chǎn)生的重力分量信號。在靜止?fàn)顟B(tài)下，3個軸向的輸出為重力加速度分別在3個軸向的分量，如圖，輸出的大小與3個軸向與豎直方向的夾角有關(guān)。

軸向與豎直方向的夾角越小，其輸出值就越大，反之，輸出就越小。因而通過3個軸向輸出的大小，就可以推出3個軸向與豎直方向的夾角，從而解算出相關(guān)的傾角信息。傾角指示系統(tǒng)主要由MEMS加速度傳感器，信號調(diào)理電路，單片機(jī)，電壓基準(zhǔn)電路和串行通信接口電路等部分組成，系統(tǒng)框圖如下通過上述設(shè)計，便可得到飛行器的傾角信息。